KR100769995B1 - 음향파를 이용한 진동 시험 장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

음향파를 사용하는 진동 시험 장치는 메인 음향 공동을 형성하고, 한 세트의 방음 밴드와 정렬되어 시험 대상 물품을 수용하는 메인 개구가 마련된 배플을 포함하는 시험 유닛을 구비하며, 시험 대상 물품은 배플에 고정된 픽스츄어에 클램핑되며, 이에 따라 메인 개구는 물품과 방음 밴드에 의하여 실질적으로 폐쇄된다. 진동 시험 장치는 음향적으로 메인 음향 공동과 연결되는 스피커와 같은 메인 음향 변환기를 구비하는 메인 음향 소스와, 사이에 배플을 두고 메인 스피커와 마주하는 하나 이상의 추가의 스피커 형태의 추가의 음향 소스를 포함하여, 상보 주파수 작동 범위를 나타낸다.

Description

음향파를 이용한 진동 시험 장치 및 방법{VIBRATION TESTING APPARATUS AND METHOD USING ACOUSTICAL WAVES}

본 발명은 진동 시험에 관한 것으로서, 보다 구체적으로 말하면, 시험중인 물품에 진동을 부여하기 위한 수단으로 음향파 발생을 이용하는 진동 시험 장치 및 방법에 관한 것이다.

과거 수년에 걸쳐, 물품의 신뢰성을 평가할 목적으로 특정 시험 대상 물품의 극한 사용 조건을 고려하여, 일반적으로는 산업 표준에 따라 물품에 진동을 가하는 많은 형태의 시험 장치들이 개발되어 왔다. 과거 수년 내에, 군, 항공 및 다른 전자 기술 관련 산업에서는, 전자 및/또는 기계 제품의 인도 전에 잠재적인 결함을 인지 및 촉진시키는 것을 목적으로 한 환경 응력 스크리닝(Environmental Stress Screening: ESS)으로 알려진 자극 기술(stimulation technique)을 비롯한 방법과 가이드라인 및 표준을 개발하여 왔는데, 상기와 같은 잠재적은 결함은 그렇게 않으면 제품이 현장에서 사용 중에 있는 경우에만 나타나서, 일반적으로는 제품 수명의 초기 단계에서 예기치 못한 제품 고장을 야기한다. ESS는 제품의 제조 공정에 합체되는 일련의 시험 단계를 수행하는 것을 포함하는데, 이들 단계는 사용되는 생산 기술에 종속하여 제품이 소정 수준의 응력을 받도록 하여 제조 공정중에 결함을 검 출하는 것으로 이루어진다. 그러한 결함은 제조 공정의 마지막에 행하는 육안 검사나 통상적인 인증 및/또는 신뢰성 시험에 의해서는 검출될 수 없는 것이 보통이다. ESS의 효율성은 주로 잠재적인 결함을 드러내는 데 필요한 응력(진폭 및 지속기)이 일반적으로는 결함이 없는 제품의 수명에 악영향을 미칠 수 있는 손상을 초래하기에는 충분치 않다는 사실에 기인한다.

ESS는 제품의 품질과 신뢰성을 개선하여 제품을 보다 더 경쟁력을 갖도록 하면서도 제품의 고장에 의하여 야기되는 생산 유지 및 반품 비용을 현저히 절감할 수 있다. ESS를 적용한 초기의 수년 동안에는, 시험 과정이 정적인 열 사이클(static thermal cycle) 및 사인 진동 사이클(sinusoidal vibration cycle)로 한정되었으나, 그 후에 시험 절차는 동적인 열 사이클 및 랜덤 진동 사이클(random vibration cycle)을 포함하도록 개선되어 왔다. 미해군의 ESS 적용례는 《Navy Manufacturing Screening Program》(NAVMAT-9492, 1979)에 상세히 기록되었으며, 그 후 미육군은 긴요하고 복잡한 전자 시스템에 필요한 매우 높은 신뢰성을 보증하기 위하여 ESS를 사용해 왔고, 《Environmental Stress Screening Process》(MIL-HDBK-2164A)와 같은 군의 표준 규격이 개발되었다. 보다 최근에는, ESS 시험이 민수용 산업의 많은 분야로 확대되어 제조비를 절감하면서 상업적인 전자 및 전기 기계적인 시판 제품의 품질을 개선하고 있다. 이들 상업적인 제품을 시험하기 위한 ESS 가이드라인이 발간되어 왔는데, 가령 《Environmental Stress Screening Guidelines for Assemblies》(Institute of Environmental Sciences, March 1990) 및 《Product Reliability Division Recommended Practice 001.1, Management and Technical Guidelines for the ESS Process》(Institute of Environmental Sciences and Technology, January 1999)가 그 예이다. NAVMAT-9492에 따르면, 그리고 도 1의 파워 스텍트럼 밀도(Power Spectera Density(PSD)) 기준 곡선(10)에 의하여 도시된 바와 같이, ESS 진동 시험 장치는, NAVMAT PSD 기준 곡선을 적분하여 얻은 6 g rms 의 유효 레벨에 해당하는 0.04g²/Hz에 가까운 공칭 진동(가속)레벨로, 약 10분 동안에 20 내지 2000 Hz 주파수 범위 내의 진동을 발생시켜야 한다. 실질적인 표준 규격으로는 간행되지 않은 NAVMAT-9492가 모든 제품에 적합한 것으로 볼 수는 없다. 더구나, 특정 형태의 전자 제품의 경우, 그것을 사용하면 오히려 손상을 입을 수도 있다. 다른 경우에는, 최근의 ESS Projec의 경우처럼 NAVMAT-9492 가이드 라인보다 더 높은 응력 레벨을 사용해야 하는데, ESS2000 Project에 따르면, 20 g rms 까지의 공칭 진동(가속) 레벨까지 의도되고 있다. 각 전자 회로에는 특정 동적 특성이 마련되어 있으므로, 회로의 진동 응답은 여기 특성뿐만 아니라 특정 동적 특성에도 종속된다.

ESS 진동 자극을 행할 목적으로, 전동 진동 테이블이 일반적으로 사용되는데, 그 이유는 이 전동 진동 테이블을 사용하면 ESS 사양에 맞게 진동 변수들을 적절히 제어할 수 있기 때문이다. 그러나, 그러한 장치의 높은 비용은 생산 용량이 부충분한 경우 ESS로부터 얻는 경제적 이익을 현저히 감소시켜 대량 생산 설비에 대한 ESS 시험에 동적 진동 테이블의 사용을 제한할 수도 있다. 다른 기술적 해결책이나 유압 또는 공압 진동 테이블과 같은 덜 비싼 진동 장치도 사용가능하지만, 그러한 진동 설비는 일반적으로는 ESS 자극을 발생시키는 데에는 적합하지 않다. 유압 진동 장치의 사용은 낮은 진동 주파수로 한정되기 때문에 전형 적인 ESS 파워 밀도 프로파일의 주파수 스펙트럼의 상부 부분을 취급할 수 없다. 공압 진동 장치는 더 높은 진동 주파수를 취급할 수는 있지만, 이들은 일반적으로 "Improper Environmental Stress Screening Can Damage Your Product"(Howe E., Test Engineering & Managemnet, Oct./Nov. 1998, pp. 22-23) 및 "Improper Environmental Stress Screening Can Damage Your Product - Part Ⅱ"(Howe E., Test Engineering & Managemnet, Dec./Jan. 1998-99, pp. 14-16) 에서 논의된 바와 같이, 특정 제품에 적합한 자극 프로파일을 제공하기 위하여 ESS가 필요로 하는 여기 신호에 대한 정밀한 제어를 허용할 수 없다. 몇 몇 경우, 그 진폭 레벨의 진동은 30 dB 이상에 도달할 수도 있다.

과거 수년에 걸쳐, 여러 가지 진동 시험을 수행하기 위하여 음향 시험 챔버가 개발되어 왔는데, 이들 시험에서는 가령 항공기 부품과 같은 시험 대상 물품이 그것에 진동을 부여하는 높은 레벨의 음압(音壓)을 받는다. 그러한 종래 기술 챔버는 미국 특허 제3,104,543호, 미국 특허 제3,198,007호, 미국 특허 제3,827,288호 및 미국 특허 제4,574,632호에 개시되어 있다. 보다 최근에는, 폴렌(Polen) 등의 명의로 허여된 미국 특허 제5,226,326호에서, 동일한 주파수 작동 범위에 의하여 특징지워지는 한 쌍의 스피커가 설치된 진동 챔버를 사용할 것이 제안되었는데, 상기 한 쌍의 스피커는 스피커의 통상적인 위상 정립형(in-phase) 배열로 얻은 프로파일에 비하여 향상된 파워 밀도 레벨로 특징지워지는 ESS 진동 프로파일에 따라 시험중인 물품에 다중 모드의 랜덤 진동을 부여하도록 푸쉬-풀(push-pull) 구조로 배열된다. 제품에 직접적인 진동 자극을 제공하는 음향파의 경우, 음향 챔버가 각 시험 대상 제품에 대하여 특별한 맞춤형의 기계적인 픽스츄어(custom mechanical fixtures)의 사용을 필요로 하지 않으므로, 만능형 픽스츄어를 일반적으로 사용할 수 있다. 브라운 명의로 허여된, ESS 공정을 위한 또 다른 음향 진동 시스템이 미국 특허 제 5,471,877호에 개시되어 있는데, 이 시스템은 진동 시험에 온도 사이클링 및 공급 전압 사이클링을 동시에 수행하기 위한 PCB와 연결된 액체를 사용한다.
그러한 종래 기술의 음향 시험 시스템은 전동 장치보다는 덜 비싸지만 특별한 제품을 시험하는 데 필요한 주파수 스펙트럼의 특정 부분을 정밀하게 제어할 수 없을 수도 있는데, 그 이유는, 제안된 바와 같은 동일한 스피커의 푸쉬-풀 구조의 경우, 프로파일의 기본적으로 전체 주파수 범위에 걸쳐 파워 스펙트럼 밀도를 전반적으로 상승시키기 때문이다. 500 Hz 의 크로스오버 주파수(crossover frequency)를 갖는 것을 특징으로 하는 백색 잡음 여기 신호를 이용하여 소자가 실장되지 않은 평 인쇄 회로 기판을 시험하기 위하여 종래 기수의 음향 시험 챔버를 사용한, 도 1의 도면 부호 12로 지시된 전형적인 시험 파워 스펙트럼 밀도 곡선으로 도시되어 있는 바와 같이, 메인 진동 모드의 최적의 자극이 긴요한 프로파일의 보다 낮은 주파수 범위 내에서는 정밀한 제어가 특히 중요하다. 도 1로부터, 작동 대역의 보다 낮은 부분에서의 주파수 응답은 PSD 기준 곡선(10) 가이드라인보다 훨씬 낮아서, 시험중인 물품에 효율적으로 인가된 응력 레벨이 불충분하다는 것을 나타낸다는 것을 알 수 있다. NAVMAT 가이드라인을 훨씬 벗어난 약 14.5 g rms 의 공칭 진동(가속) 레벨을 평가할 수 있지만, 기준 곡선(10)과 비교할 때 시험 곡선(12)의 음양의 변동(negative and positive variations)을 적분하면 각각 4.3 g rms 및 13.9 g rms 인 음의 총 변동과 양의 총 변동의 평가가 가능한데, 양의 변동은 기본적으로 약 1000 Hz 를 넘는 주파수 범위의 상부 부분과 관련된다. 비록 높은 주파수의 여기 신호의 진폭 특성을 변동시켜 양의 변동을 원하는 레벨로 감쇠시키면 양의 변동을 더 양호하게 제어할 수 있지만, 경험적으로 낮은 주파수 범위에서는 여기 신호 진폭에 있어서 음의 변동을 현저히 더 감소시킬 수 없는 한계가 있어서 ESS 기법의 신뢰성과 유효성을 제한한다는 것을 알았다.

또한, 다른 작동 범위를 갖는 스피커를 구동시키기 위하여 크로스오버 장치를 사용하는 경우, 그 크로스오버 주파수 영역에서의 정밀 제어가 중요하다. 후자의 경우, 크로스오버 주파수 영역에서의 파워 스펙트럼 밀도 프로파일의 정밀 제어는 파워 스펙트럼 효율을 희생시키거나 또는 보다 편안한 작업 환경에 기여하도록 하기 위하여 시험 챔버 내의 전반적인 음향 레벨을 불리하게 상승시키는 일이 없이 얻을 수 있어야 한다.

발명의 요약

따라서, 본 발명의 주된 목적은 부여된 진동의 파워 스펙트럼 밀도 프로파일에 대하여 개선된 제어를 제공하는, 시험중인 물품에 진동을 부여하는 시험 방법 및 장치를 제공하는 데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 환경 응력 스크리닝 절차를 위하여 사용될 수 있는, 물품에 진동을 부여하는 시험 장치 및 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 동시에 열 사이클을 받을 수 있는, 물품에 진동을 부여하는 시험 장치 및 방법을 제공하는 것이다.

상기 주된 목적에 따라, 본 발명의 보다 넓은 측면으로부터, 메인 음향 공동(main acoustical cavity)을 규정하는 메인 엔클로저(enclosure)와; 메인 음향 공동과 음향적으로 연결되어 진동을 야기시키는 물품의 노출된 표면을 향하여 저주파수의 음향파를 발생시키는 적어도 하나의 음향 변환기를 갖는 음향 소스를 구비하는 진동 시험 장치가 제공된다. 위의 장치는 메인 개구가 마련되어 있는 메인 엔클로저의 일부분으로서 배플(baffle)을 포함하고, 음향파들에 직접 노출되지 않는 물품의 실질적으로 반대측 표면에 도달하는 저주파수의 음향파들 부분을 감쇠시키고 메인 개구가 물품에 의하여 실질적으로 폐쇄되는 위치에 물품을 수용할 수 있다.

편리하게는, 진동시험 장치는 물품에 추가 진동을 부여하기 위하여 물품을 향하여 음향파를 발생시키는 하나 이상의 추가 음향 변환기를 구비하는 추가 음향 소스(acoustical source)을 더 포함하는데, 이 추가 음향 변환기는 메인 음향 공동 바깥쪽으로 배치되어 배플과 면하고 있다. 음향 변환기 및 추가 음향 변환기는 그 사이에서 배플이 횡단으로 연장하는 상태에서 서로 마주하고 있고, 음향 변환기 및 추가 음향 변환기는 상보적인 주파수 작동 범위에 의하여 특징지워진다.

본 발명의 또 다른 측면에 따라, 상기 진동 시험 장치는 내부에 물품이 수용되는 열공동(熱空洞)(thermal cavity)를 형성하는 단열된 엔클로저와; 불활성 기체의 흐름을 발생시키는 수단과; 불활성 기체의 흐름을 가열시키는 수단과; 불활성 기체의 흐름을 냉각시키는 수단과; 불활성 기체의 흐름을 상기 열공동으로 순환시키는 수단과; 그리고 열공동 수단 내에 배치되어 제1 온도 표시 신호를 발생시키는 제1 센서 수단을 더 포함한다. 상기 진동 시험 장치는 온도 표시 신호에 대하여 반응하고, 작동적으로 가열 수단과 냉각 수단에 연결되어 음향 소스가 물품의 노출된 표면을 향하여 음향파를 발생시키는 동안 소정의 열 사이클 프로파일에 따라 가열 수단 및 냉각 수단 중 하나를 선택적으로 활성화시킴으로서 불활성 기체 및 물품 중 하나의 온도를 제어하는 제어 수단을 또한 구비한다.

본 발명의 또 다른 넓은 측면에 따르면, ⅰ) 메인 음향 공동을 규정하고 적어도 하나의 메인 개구가 제공되는 배플을 갖는 메인 엔클로저를 제공하는 단계; ⅱ) 저주파수 음향파들에 직접 노출되지 않는 상기 물품의 실질적으로 반대측 표면에 도달하는 상기 음향파들 부분을 감쇠시키고 저주파수 대역의 상기 음향파들에 그 표면이 노출되도록 상기 메인 개구가 상기 물품에 의하여 실질적으로 폐쇄되는 위치에 적어도 하나의 시험 대상 물품을 배치시키는 단계; 및 iii)상기 개구를 향하여 저주파수 스펙트럼내에서 음향파들을 발생시키는 단계를 포함하는 진동 시험 방법이 제공된다.

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이제, 첨부 도면을 참고로 본 발명에 따른 장치 및 방법의 바람직한 실시예를 설명한다.
도 1은 소자가 없는 인쇄 회로 기판에 대하여 종래 기술의 음향 챔버를 사용하여 얻은 전형 적인 실험 주파수 응답 곡선과 함께 NAVMAT-9492에 따른 파워 스펙트럼 밀도 기준 곡선을 로그 눈금으로 도시한 그래프이고;

도 2는 본 발명에 따른 진동 시험 장치의 바람직한 실시예에 따른 시험 유닛을 수용하는 방음 챔버의 사시도이며;

도 3은 상기 시험 유닛의 중앙부를 보다 상세히 보여주고 있는 도 2의 진동 시험 장치의 윤곽부의 사시도이고;

도 4a는 픽스츄어가 없는 도 1 및 도 2의 시험 유닛의 완전한 단부도이며;

도 4b는 픽스츄어가 없는 도 1 및 도 2의 시험 유닛의 완전한 배면도이며;

도 5는 시험될 단일 인쇄 회로 기판을 고정하게 되어 있는 픽스츄어가 장착되어 있는 배플을 보여주는, 도 1 및 도 2의 시험 유닛의 부분적인 사시도이며;

도 6은 유사한 치수의 2장의 인쇄 회로 기판의 동시적인 진동 시험이 가능하 도록 도 1 및 도 2에 도시된 픽스츄어와 동일한 한 쌍의 인접한 픽스츄어가 장착되어 있는 배플을 보여주는 도 4a 및 도 4b의 시험 유닛의 부분적인 사시도이고;

도 7은 유사한 치수의 동시에 시험될 적층된 한 쌍의 인쇄 회로 기판을 고정하게 되어 있는 대체 픽스츄어가 장착되어 있는 도 4a 및 도 4b의 시험 유닛의 분해도이며;

도 8은 픽스츄어에 견고하게 고착되어 있는 한 쌍의 인쇄 회로 기판을 보여주는, 조립된 도 7의 대체 픽스츄어의 단부도이며;

도 9는 도 1의 시험 유닛의 음향 소스의 일부로서 바람직한 실시예에 따른 구동 서브시스템의 블록 다이어그램이고;

도 9a는 음향 변환기를 구동하기 위한 대체 연결 구조를 보여주는 도 9의 서브시스템의 부분적인 윤곽도이며;

도 10은 도 9에 도시된 구동 서브시스템에 사용되는 크로스오버 셋업에 따른 전형적인 주파수 응답 곡선을 보여주는 그래프이고;

도 11은 도 9의 제1 연결 구조를 사용하는 본 발명에 따른 시험 장치로 도 1에서 언급된 인쇄 회로 기판을 시험하여 얻은 실험 주파수 응답과 함께 NAVMAT-9492에 따른 파워 스펙트럼 밀도 기준 곡선을 보여주는, 로그 눈금으로 도시된 그래프이며;

도 12는 NAVMAT-9492에 따른 파워 스펙트럼 밀도 기준 곡선과, 도 9의 제1 연결 구조를 사용하는 본 발명에 따른 시험 장치를 사용하여 시험하였을 때, 소자를 구비한 인쇄 회로 기판에 대하여 제1 예의 여기 신호로 얻은 실험 주파수 응답 곡선을 보여주는, 로그 눈금으로 도시된 그래프이고;

도 13은 NAVMAT-9492에 따른 파워 스펙트럼 밀도 기준 곡선과, 도 9의 제1 연결 구조를 사용하는 본 발명에 따른 시험 장치를 사용하여 시험하였을 때, 소자를 구비한 도 12에 언급된 것과 동일한 인쇄 회로 기판에 대하여 제2 예의 여기 신호로 얻은 실험 주파수 응답 곡선을 보여주는, 로그 눈금으로 도시된 그래프이며;

도 14a는 도 9의 제1 구조를 사용하여 주어진 주파수 응답 프로파일을 발생시키는 경우에 주파수에 대한 크로스오버 필터링 후의 여기 입력 신호의 전류 값을 보여주는 그래프로서, 이 그래프의 크로스오버 컷오프 주파수 영역 내의 곡선 아래 부분은 어둡게 표시되어 있고;

도 14b는 도 9a의 대체 구조를 사용하여 도 14a에 언급된 것과 동일한 주파수 응답 프로파일을 발생시키는 경우에 주파수에 대한 크로스오버 필터링 후의 여기 입력 신호의 전류 값을 보여주는 그래프로서, 이 그래프의 크로스오버 컷오프 주파수 영역 내의 곡선 아래 부분이 어둡게 표시되어 있으며;

도 15는 본 발명의 시험 장치의 대체 실시예에 따라 사용되어 진동 시험과 동시에 열 사이클 응력 스크리닝을 허용하는 열 제어 서브시스템의 일반적인 블록 다이어그램이고;

도 16은 여러 가지 형태의 센서 및 위치를 사용하여 도 15의 열 제어 서브시스템으로 얻은, 시간에 대한 전형적인 사이클 온도 응답 곡선을 보여주는 그래프이다.

이제 도 2를 참고하면, 전체적으로 도면 부호 20으로 지시된 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 진동 시험 장치는 전체적으로 도면 부호 21로 지시된 시험 유닛을 구비하는데, 이 시험 유닛은 접근 도어(24)가 마련되어 있는, 가령 메카트(Mecart)사(캐나다 퀘벡 소재)에 의하여 공급되는 것과 같은 공지된 형태의 음향 챔버(22) 내에 내장된다. 상기 진동 시험 장치(20)는 또한 전기 캐비넷(electrical cabinet) 내에 수용된 구동 서브시스템을 구비하는데, 이 서브시스템에 대해서는 아래에서 상세히 설명될 것이다. 구동 서브시스템은 챔버(22)의 측벽(27)을 관통하는 한 묶음의 전선(25)을 통해서 시험 유닛의 전기 입출력부에 연결되어 있다. 챔버(22)의 바닥(26)에는 갠트리형 리프팅 홀더(28)가 서 있는데, 도 3에 보다 잘 도시되어 있는 상기 갠트리형 리프팅 홀더(28)는 한쌍의 평행한 수직 지지 레일(30, 30')을 구비하며, 이들 지지 레일을 따라 한 쌍의 캐리지(32, 32')가 롤러(29)에 의하여 변위될 수 있다. 이제 도 4a 및 4b로 넘어가면, 홀더(28)는 한 쌍의 풋 부재(foot member)(31, 31')를 더 구비하는데, 각 풋 부재는 개별적인 레일(30, 30')의 하단에 결합되어 있고, 이들 레일은 도 4a에 도시되어 있는 바와 같이 상단에서 횡부재(33)에 의하여 상호 연결되어 있다. 캐리어(32, 32')에는 내부에 4개의 15inch/1000W 의 높은 용량의 스피커가 대응하는 개구를 갖는 바닥판(36)에 장착되어 있는, 가령 스피커 모듈(34)과 같은 상부 변환기가 고착되어 레일(30, 30') 사이에 배치되어 있다. 파워 효율을 최적화하는 입력 임피던스를 얻기 위해서는 4개의 스피커(35)를 사용하는 것이 바람직하지만, 더 적은 개수의 스피커를 사용해도 된다. 시험 유닛(20)은 또한 휠(43)에 장착된 메인 스피커 모듈(40) 형태의 메인 음향 변환기를 내장하는 메인 엔클로저(38)와, 클램프(49)에 의하여 메인 스피커 모듈(40) 상에 장착되고 상부 벽은 메인 개구(45)가 마련된 배플(44)을 형성하는 커버부(42)를 구비한다. 메인 스피커 모듈(40)은 그것의 해당 구동 회로로 메인 음향 소스를 형성하는데, 이에 대해서는 도 9를 참고로 더 자세하게 후술하겠다. 사용되는 배플은 충분한 강성을 제공하는 5/8 inch 베니어판으로 제조된다. 메인 개구(45)의 치수는 시험될 물품의 치수에 좌우되기 때문에, 커버부(42)는 배플을 교체할 수 있도록 설계된다. A 21inch/1000W 의 높은 용량의 스피커(46)가 내부에서 메인 스피커 모듈(40)의 일부로서 상부판(48)에 장착되고 이 상부판에는 대응하는 구멍(50)이 마련되며, 따라서 상기 높은 용량의 스피커는 배플(44) 및 상부판(48)을 구비한 커버부(42)에 의하여 형성되는 메인 음향 공동에 음향적으로 연결된다. 시험 대상 물품의 치수 및 중량 때문에 필요하다면 둘 이상의 스피커를 장착할 수 있다는 것을 이해하여야 한다. 본 발명에 따르면, 배플(44)은 메인 스피커 모듈(40)에 의하여 발생된 음향파에 직접 노출되지 않는 물품의 표면에 도달하는 음향파를 감쇠시킴에 있어서 배플(44)의 노출되지 않은 쪽에서 발생하는 반대 위상의 음향 소멸을 감쇠시켜서, EES 시험에 사용되는 NAVMAT 9492를 참고로 전술한 바와 같이, 메인 진동 모드의 최적의 자극이 긴요한 여기 프로파일의 저주파수 범위 내에서의 주파수 응답을 크게 개선시킨다.

그러므로, 배플(44)은 보다 낮은 작동 주파수 대역을 갖는 음향 변환기, 즉 본 실시예의 스피커(46)가 장착되는 메인 엔클로저(38)의 일부이다. 배플(44)을 사용하면 시험 챔버 내의 전반적인 음향 레벨을 안전한 작동 환경을 제공하기 위하 여 챔버의 방음 벽에 의하여 충분히 감쇠될 수 있는 레벨에 유지시키는 데 보탬이 된다. 경험을 통해서, 보다 높은 작동 주파수에서 충분한 음압을 발생시키기 위하여 보다 높은 작동 주파수 대역을 갖는 스피커(35)와 관련된 배플을 사용할 필요는 없다는 것을 알았다.

도 3으로 돌아가서, 배플(44)에는 픽스츄어(52) 형태의 부착 수단이 배치되어 배플에 견고하게 고정되어 있는데, 이 픽스츄어(52)는 배플(44) 상에서 시험 대상 인쇄 회로 기판(41)을 수용하여 연부에서 그 인쇄 회로 기판(41)을, 도 4a 및 도 4b에 도시된 메인 개구(45)가 인쇄 회로 기판(41)에 의하여 실질적으로 폐쇄되는 위치에 견고하게 유지시킨다. 픽스츄어(52)는 진동을 받을 유사하거나 또는 더 작은 치수의 어떤 다른 물품을 수용하도록 쉽게 수정될 수 있다는 것을 이해하여야 한다. 다시 도 4a 및 도 4b를 참고하면, 홀더(28)에는 또한 제어기(57)를 구비하고 감속 기어 박스(59)에 연결되는 전기 모터(54)를 포함하는 리프트(54)가 마련되어 있는데, 상기 감속 기어 박스(59)는 상호 협동하는 기어(58, 58')를 통해서 측방으로 피동 샤프트(60)에 연결되며, 이 피동 샤프트는 양단(62, 62')이 레일(30, 30')의 각각의 상부에 마련된 대응하는 구멍을 통해서 횡방향으로 연장한다. 피동 샤프트의 양단(62, 62')에는 구동 체인(66, 66')과 협동하는 제1 및 제2 체인 기어(64, 64')가 장착되며, 각 구동 체인은 제1 단부가 캐리지(32, 32')의 상부에 견고하게 부착되고 제2 단부는 카운터 웨이트(counterweights)(72, 72')에 부착되며, 이들 카운터 웨이트(72, 72')는 상하 지지 부재(70, 70')에 의하여 레일(30, 30')에 부착되어 있는 제1 및 제2 가이드 실린더(68, 68')를 통해서 연장한다. 상 부 스피커 모듈(34)의 상하 이동은 제어 유닛(73)을 매개로 하여 조작된다. 상기 스피커 모듈(34)에는 방음재 또는 직물로 제조된 가요성 스크린 또는 커튼(도시되지 않음)의 상부 에지가 부착되어, 시험 대상 물품을 향한 음향파의 방향을 더욱 제한할 수 있다.

이제 도 5로 넘어가면, 단일 인쇄 회로 기판(PCB)(41)을 수용하도록 설계되어 있는 픽스츄어(52)는 오목한 평탄부(76)가 마련된 대체로 장방형의 외측 프레임(74)을 포함하는데, 상기 평탄부는 메인 개구(45)와 정렬되는 중앙 개구를 한정하고 나사(도시되지 않음)와 같은 적절한 고정구에 의하여 배플(44)에 견고하게 고정된다. 대체로 장방형 구조의 평탄부(76)에는 PCB(41)의 둘레와 접경한 전체적으로 폐쇄된 주계(周界)를 형성하는 한 세트의 방음 실(79)이 배치되어 PCB(41)와 프레임(74)의 평탄부(76) 사이에 형성된 긴 개구를 봉쇄한다. 실(79)은 충분한 밀도의 폐쇄 셀형 폴루우레탄 폼과 같은 적절한 방음 특성을 갖는 어떤 재료로라도 만들어도 좋다. 실(79)은 적절한 접착제로 평탄부(76)에 고정적으로 적용된다. 평탄부(76)에는 또한 장착 블록(81)을 갖는 한 세트의 조정 가능한 클램프(49)가 장착되어 실(79)에 의하여 분리되어 있는데, 상기 장착 블록(81)은 프레임(74)의 해당 측부에 마련된 대응하는 구멍(도시되지 않음) 및 블록(81)에 마련된 대응하는 나사 구멍(도시되지 않음)을 통해서 연장하는 세트 스크루(82)에 의하여 그 프레임(74)의 해당 측부를 따라 예정된 위치에 잠길 수 있다. 선택적으로는, 프레임(74)의 그 측부에 긴 슬롯을 마련하여 블록(81)의 위치를 조정할 수 있게 할 수도 있다. 각 클램프(49)는 피벗(87)을 매개로 베이스 부재(88)와 협동하는 스프링 편향 클램핑 부재(86)를 포함하는데, 상기 베이스 부재(88)는 나사(92)에 의하여 해당 블록(81)에 견고하게 고정되는 한 쌍의 측방 플랜지(90)를 구비한다. 각 클램핑 부재(86)의 전방 단부에는 클램핑 부재(86)의 전방 단부를 관통하여 수직으로 연장하는 세트 스크루(96)에 의하여 대응하는 PCB 에지(edge)에 대하여 평행한 위치에 고정된 장착 스페이서(94)가 고정되어 있다. 각 장착 블록(81)에는 클램프가 잠금 위치에 있을 때 장착 스페이서(94)와 수직 방향으로 정렬되는 단부를 갖는 리브(도시되지 않음)가 마련되어 PCB 에지 인접부를 수용 및 유지하는 빈틈없는 공간을 형성한다. 장착 스페이서(94)의 마주한 단부와 해당 리브는 고무 패드(95)와 정렬되어, PCB의 접촉 지점에서의 방음을 보장하는 한편, 클램프(49)가 잠금 위치로 이동할 때 PCB 에지 표면이 클램프(49)에 의하여 손상되지 않게 보장한다. 상기 픽스츄어(52)는 메인 진동 모드에 따라, 그리고 실장된 소자(85)의 위치에 따라 PCB의 주변에 배치된 충분한 수의 클램프(49)를 장착할 수 있도록 설계되어, 보다 자세히 후술하겠지만, 음향 에너지가 PCB에 부여되는 진동으로 효율적으로 변환되게 한다.

이제 도 6으로 넘어가면, 도면에는 도 1 및 도 2에 도시된 픽스츄어와 동일한 한 쌍의 인접한 픽스츄어(52)가 도시되어 있는데, 이들 한 쌍의 픽스츄어는 유사한 치수의 2장의 인쇄 회로 기판(41, 41')에 대하여 동시에 진동 시험을 할 수 있게 한다. 이러한 구조의 경우, 배플(44')에는 도 1 및 도 2에 도시된 시험 유닛의 배플(44)에 도시된 개구(45)의 약 2배 정도 큰 메인 개구(45')가 마련되어 있다. 또한, 내측 클램프(49)를 유지하는 세트 스크루를 위한 충분한 틈새를 제공하도록 프레임(74)의 인접한 측부 에지에 의하여 형성된 공간에서의 방음을 보장하기 위하여, 실(79)과 유사한 방음 실(99)이 적절한 접착제와 함께 상기 공간 내에 빈틈없이 삽입되어 있다. 상기 실(99)은 또한 적절한 접착제에 의하여 프레임(74)의 각 측부 에지에 고착되는 2개의 더 얇은 실로 형성될 수도 있다.

이제 도 7 및 도 8을 참고하면, 이들 도면에는 전체적으로 도면 부호 100으로 지시되어 있는 픽스츄어 형태의 대체 부착 수단이 도시되어 있는데, 이 픽스츄어(100)는 동시에 시험 대상 한 쌍의 적층된 인쇄 회로 기판(41, 41')을 고정시키게 되어 있다. 대체 픽스츄어(100)는 도 5에 도시된 픽스츄어(52)와 비교하여 동일한 기본 모듈형 구조로서, 상기 픽스츄어(100)가 2장의 인쇄 회로 기판(41, 41')을 수직으로 일정 간격을 둔 관계로 수용할 수 있도록 하는 추가적인 요소들을 구비한다. 이 추가적인 요소는 해당 나사 구멍(104)을 관통하는 나사(도시되지 않음)로 장착 블록(81)에 고착되는 한 세트의 고정된 스페이서 블록(102)을 포함한다. 상기 추가적인 요소는 또한 상응하는 세트의 탈착 가능한 스페이서 블록(108)을 포함하는데, 이들 탈착 가능한 스페이서 블록 각각에는 각각의 고정된 스페이쌍의 고무(102)의 내측에 마련된 대응하는 긴 홈과 협동하도록 설계되어 있는 긴 리브(109)가 마련되어 있다. 이 추가적인 요소는 또한 대체로 장방형의 제2 프레임(112)을 포함하는데, 이 프레임은 주변 에지부가 모듈형 조립체로서 상기 프레임을 고정하도록 상기 탈착 가능한 스페이서 블록(108)에 마련된 대응하는 횡방향 홈(110)에 맞물리게 되어 있다. 각 장착 블록(81')에 마련된 리브(98)의 단부는 클램프가 잠금 위치에 있을 때 대응하는 쌍의 고무 패드(95)를 구비한 리브(109)의 장착부(111)와 수직 방향으로 정렬되어, PCB(41)의 에지의 인접부를 수용 및 유지하는 빈틈없는 공간을 형성함으로써 그 접촉 지점에서의 방음을 보장하는 한편, 클램프(49')가 잠금 위치로 이동될 때 PCB 에지 표면이 클램프(49')에 의하여 손상되지 않게 보장한다. 클램프(49')가 잠금 위치에 있을 때, PCB(41')도 또한 장착 스페이서(94'), 고무 패드(95') 및 대응하는 탈착 가능한 스페이서 블록(108)으로부터 돌출하는 상호 마주한 탭(114)에 의하여 견고하게 유지된다. 프레임(74')의 평탄부(76')에는 탄성 방음재로 제조된 제1 방음 실(77)이 배치되어 그 위에 제1 PCB(41)를 수용하게 되어 있다. 또한, 한 세트의 제2 방음 실(79')이 마련되어 PCB(41')의 상부 표면상에 배치되어 제1 실(79')과 함께 PCB(41')의 둘레와 경계를 이루는 폐쇄된 주계를 형성하게 되어 있다. 제2 실(79') 상에 지지되어 상기 장방형 제2 프레임(112)을 수용하게 되어 있는 한 세트의 강성 배플 벽(83)이 마련되는데, 이들 벽(83)은 특히 상기 스페이서 블록(102) 사이에 빈틈없이 끼워맞춰지는 치수로서 형성되어 제1 및 제2 PCB(41, 41') 사이에 이차적인 음향 공동을 형성하는 이차적인 엔틀로저를 형성한다. PCB(41')가 제2 프레임(112)상에 배치되는 경우, 그 제2 프레임의 개구는 PCB(41')에 의하여 음향적으로 폐쇄되며, 이에 따라 음향 에너지를 PCB(41) 및 이차 공동을 통해 메인 공동으로부터 PCB(41')로 전달하면서 PCB(41')의 비노출부에서 발생하는 반대 위상 음향 소멸을 감쇠시킨다. 3장 이상의 인쇄 회로 기판의 시험을 원하는 경우에는 언제나, 도 5 내지 도 7에 도시된 바와 같은 픽스츄어의 몇 가지 조합을 사용할 수 있다는 것을 이해할 것이다. 4장의 PCB를 시험하기 위하여, 한 쌍의 픽스츄어(100)를 유사하게 채용할 수 있다. 또, 도 7의 대체 픽스츄어(100)는 인접한 이차 공동(secondary cavities) 사이의 음향 감쇠가 인용할 수 있는 한계 내에 유지된다면 3장 이상의 적층된 PCB를 클램핑할 수 있게 수정될 수 있다는 것은 명백하다.

이제 도 9로 넘어가서, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 도 1의 시험 유닛의 음향 소스의 일부로서의 구동 서브시스템에 대하여 설명하겠다. 전체적으로 도면 부호 116으로 지시된 구동 서브시스템은 가령 넥서스사(Nexus)가 생산하는 것과 같은 컨디셔닝 증폭기(conditioning amplifier)(118)를 포함하는데, 이 증폭기는, 입력 라인(119)을 통해서, 앞서 설명된 바와 같이 배플(44)에 고정된 시험 대상 물품(도시되지 않음)에 결합되게 되어 있는 가속도계(120)와 같은 진동 변환기에 의하여 발생되는 진동 표시 신호 형태의 입력 신호를 받는다. 가속도계(120)는 조합 또는 평균 입력 신호를 유도하기 위하여 2개 이상의 가속도계를 사용하는 것은 물론 다른 위치가 적절할 수도 있지만, 물품의 노출 표면 중심 지역에 배치되는 것이 바람직하다. Endevco type 2222C와 같은 가속도계를 사용해도 좋다. 선택적으로는 물품 근처에 배치된 마이크로폰(122)을 신호를 나타내는 음압 형태의 입력 신호를 발생시키는 변환기로 사용해도 된다. 이 경우, 각 계열의 동일한 물품에 대하여 시험을 행하기 전에 g 단위의 해당 진동 레벨을 기준으로 dB 단위의 음압 측정치를 검교정하기 위해서는 진동 변환기가 여전히 필요하지만, 그 후에는 각 시험 대상 물품에 진동 변환기를 결합시킬 필요없이 고정된 위치에 장착된 마이크로폰만을 이용하여 시험을 행할 수 있다. 메인 스피커 모듈(40)의 커버부(42) 및 상부판(48)에 의하여 형성된 메인 음향 공동 내에 제2 마이크로폰(도시되지 않음)을 장착해도 되지만, 경험에 따르면 상부 모듈(34)의 스피커(35)에 의하여 발생된 음향 필드에 직접 노출되는 단일 마이크로폰(122)은 또한 스피커(46)에 의하여 발생된 충분한 레벨의 음향파를 받아들여 그것을 적절히 제어하는 것으로 나타났다. 컨디셔닝 증폭기(118)는 임피던스와 진폭 정합을 행하여 라인(126)을 통해 UDC형 진동 제어기(124)에 공급되는 제어 입력 신호를 발생시킨다. 제어기(124)는 피드백되는 진동 표시 신호 또는 음압 표시 신호를 공지의 주파수 내용에 의하여 특징지워지는 기준 여기 신호 데이터와 비교하여, 라인(128)을 통해서 적절히 여기 입력 신호를 발생시킨다. 선택적으로는, 입력 제어 신호를 유도하기 위하여 진동 또는 음압 변환기를 사용하는 연속 피드백 구조를 구현하기 보다는, 직접 피드백 라인(130)을 통한 입력 제어 신호로서 제어기의 출력 신호를 사용하여 기준 여기 신호 데이터와의 필요한 비교를 행할 수 있다. 다른 한 가지 해법은 시험 장치의 다른 구성 요소들의 음향 및 전기적인 특성이 충분히 안정한 것으로 인정될 수 있는 경우, 제어기(124)를 사용하여 기준 여기 신호 데이터를 직접 발생시키는 것으로 이루어진다. 제어기(124)는 출력 라인(125)을 통해서 데이터 저장 및 분석을 목적으로 컴퓨터(도시되지 않음)에 연결될 수도 있다. 여기 입력 신호는 액티브(Active)사가 제조하는 것과 같은 공지 형태의 크로스오버 필터(132)로 공급되는데, 이 필터의 출력부(134, 135)는 라인(136, 137)을 통해서 각각 파워 증폭기의 증폭기 채널(138, 139)로 공급되어, 병렬로 연결된 스피커(35) 및 스피커(46)에 연결된 출력 라인(140,141)을 통해서 각기 크로스오버 컷오프 주파수에 인접한 개별적인 상보 주파수 스펙트럼을 갖는 제1 및 제2 전기 출력 신호를 발생시킨다. 필터의 컷오프 주파수는 진동 시험 장치의 파워 효율을 최대화하기 위하여 상보 주파수 작동 범위를 제공하도록 선택되는 스피커(46, 35)의 개별적인 주파수 작동 범위에 따라 선택된다. 본 실시예에 있어서는, 약 20 내지 160 Hz 의 효율적인 작동 범위를 갖도록 53 ㎝ 스피커를 선택하였으나, 스피커(35)는 약 160 내지 2000 Hz 의 상보적인 유효 작동 범위를 갖도록 선택되었다. 그러므로, 크로스오버 필터의 선택된 컷오프 주파수는 도 10에 도시된 바와 같이 160 Hz 이었는데, 도 10에는 도 9에 도시된 스피커(46, 35)의 개별적인 주파수 작동 범위에 다른 전형적인 주파수 응답 곡선(142, 144)이 도시되어 있다. 스피커(46)와 관련된 크로스오버 출력 신호는 약 130 Hz 아래의 하부 주파수 응답부를 포함하는 반면, 스피커(35)와 관련된 크로스오버 출력 신호는 약 130 Hz 위의 상부 주파수 응답부를 포함한다는 것을 알 수 있다. 곡선(142)으로부터, 0 dB 의 필터의 저역부에 이어지는 약 62 Hz 내지 130 Hz 범위의 부분에서 이 범위에 걸친 약 13 dB 의 이득 감쇠에 해당하는 약 22 dB/옥타브의 비율로 약간의 감쇠가 실제로 발생한다는 것을 알 수 있다. 유사하게, 곡선(144)으로부터, 약 130 Hz 내지 약 375 Hz 범위에서 약 13 dB 의 이득 감쇠 감소에 해당하는 약 22 dB/옥타브의 동일한 비율로 감쇠가 저하하여 약 0 dB 의 필터의 고역 부분에 도달한다는 것도 또한 알 수 있다. 일반적으로 공지의 크로스오버 필터를 특징지우는 컷오프 주파수 영역에서의 그러한 주파수 응답은 크로스오버 주파수 영역, 보다 구체적으로 말하면 0 dB 의 이득 레벨을 기준으로 20 dB/옥타브의 이득 감소에 해당하는 곡선(142, 144)상의 점들에 의하여 정해지는 표준 범위 내에서의 파워 효율에 영향을 미친다. 이제 도 9a로 넘어가면, 크로스오버 컷오프 주파수 영역에서의 그러한 파워 효율의 저하를 방지하기 위한 해결책은 도 9에 도시된 스피커(46, 35)를 구동하기 위한 대체 연결 구조를 구현하는 것으로 이루어진다. 그것은 크로스오버 필터(132)의 출력부 중 단일의 것, 즉 도 9a에 도시된 출력부(135)를 반전 극성에 따라 반전 라인(137')을 통해 해당 음향 변환기, 즉 본 실시예에서는 스피커(35)에 접속시키는 것으로 이루어지는데, 이렇게 하면, 증폭기 채널(138, 139)에 의하여 라인(140, 141)을 통해서 스피커(46, 35)로 공급되는 제1 및 제2 전기 출력 신호가 크로스오버 컷오프 주파수 영역에서 실질적으로 반대 위상 관계에 있다. 원하는 극성 구조를 선택하기 위하여 스위치(도시되지 않음)를 마련해도 된다.

이제, 도 15를 참고로, 진동 시험과 동시에 열 사이클링을 허용하는 본 발명의 장치의 대체 실시예를 설명하겠다. 이 대체 실시예는 진동 시험중인 물품의 열 사이클 응력 스크리닝과 같은 열적인 시험을 허용하는 추가적인 열 제어 서브시스템과 함께, 도 2 내지 도 10을 참고로 전술한 바와 같은 제1의 바람직한 실시예에 포함된 모든 구성 요소를 포함한다. 쉽게 도시하기 위하여, 도 2 내지 도 4b에 도시된 바와 같은 시험 유닛(21)의 일부만이 도 15에 도시되어 있다. 바닥판(36)과 배플(44) 사이에는 PCB(41)와 같은 시험 대상 물품이 수용될 열공동(156)을 형성하는 단열된 엔클로저(154)가 배치되는데, 이 PCB(41)는 전술한 것과 같은 방법으로 배플(44)에 장착된다. 단열된 엔클로저는 단열 재료로 제조된 외층이 마련된 스테인레스 강판 또는 아연 도금 강판으로 제조될 수 있는 4개의 벽(156, 158, 160, 162)으로 형성된다. 벽(158)에는 원위단이 가열/냉각 유닛(170)의 출구(168)에 연결된 유체 공급 라인(166)의 근위단과 유체 연통되는 엔클로저 입구를 형성하는 제1 개구(164)가 마련되어 있다. 상기 벽(162)에는 원위단이 가열/냉각 유닛(170)에 마련된 귀환 입구(176)에 연결된 유체 귀환 라인(174)의 근위단과 유체 연통되는 엔클로저 출구를 형성하는 제2 개구(172)가 마련되어 있다. 대부분의 시험 적용례에 있어서는 열전달 유체로서 공기가 편리하게 사용되지만, 대등하거나 더 양호한 열전달 특성을 나타내는 다른 불활성 기체를 사용할 수 있다. 공기가 열전달 유체로 사용되는 경우, 가열/냉각 유닛(170)에는 귀환 입구(176)으로부터 수용되는 도입 공기를 열 제어기(184)가 마련된 전기 가열 장치(182)의 가열 코일(180)을 통해서 강제하는 통상적인 공기 송풍기(178) 형태의 공기 흐름을 발생시키는 수단이 마련된다. 열 소스로서 연료 또는 가스 버너와 같은 어떤 다른 형태의 가열 장치를 사용할 수도 있다는 것을 이해할 것이다. 또한, 가열/냉각 유닛(170)에는 액체 질소와 같은 가압 냉동 유체를 수용하는 공급 탱크(188)를 포함하는 냉각 장치(186)가 마련되는데, 상기 공급 탱크는 전기 기계적으로 제어되는 밸브(194)가 마련된 공급 라인(192) 및 메인 밸브(190)를 통해서 노즐(196)에 유체 연통되며, 액체 질소의 증발에 기인한 열흡수로 인하여, 불활성 기체는 개구(164)를 통해서 단열된 엔클로저로 유입하여 열 공동(156) 내로 순환하기 전에 출구(168)로부터 유출되면서 냉각된다. 열공동(156) 내에는 표준 "T"형 열전대와 같은 제1 온도 표시 신호를 발생시키는 제1 온도 센서(198)가 배치되는데, 상기 제1 온도 표시 신호는 전기 라인(200)을 통해 온도제어 유닛(206)의 일부로서의 피드백 제어 장치(200)의 단일 입력부(202)로 향한다. 제1 센서(198)는 단독으로 유체 흐름과 접촉하며, 이에 따라 상기 제1 센서로부터 발생된 제1 신호는 가열/냉각 불활성 기체의 온도를 나타낸다. 제어 장치(204)는 가열 제어 신호를 제어 라인(210)을 통해서 열 제어기(184)로 지향시키는 제1 제어 출력부(208)와, 냉각 제어 신호를 제어 라인(214)를 통해서 제어 밸브(194)로 지향시키는 제2 제어 출력부(212)를 구비한다. 상기 제어 장치는 수신된 온도 표시 신호에 응답하여 상기 예정된 열 사이클링 프로파일에 따라 가열 장치(170) 또는 냉각 장치(186)를 선택적으로 활성화시킨다. 상기 온도 제어 유닛(206)은 디스플레이(218)와 메모리(220)를 구비한 통상적인 형태의 마이크로컴퓨터(216)을 또한 구비하는데, 이 마이크로컴퓨터에는 보다 자세히 후술되는 바와 같이 예정된 열 사이클링 프로파일 데이터가 저장된다. 컴퓨터(216)에는 또한 각각 입출력 라인(222, 224)를 통해 제어 장치(204)에 링크되어 있는 적절한 입력/출력 인터페이스가 마련되어 있다. 마이크로컴퓨터(216)는 메모리(220)에 저장되어 있는 열 사이클링 프로파일 데이터에 따라 라인(224)을 통해 제어 변수 데이터를 보내도록 프로그램되어 있는 제어 소프트웨어를 실행하는데, 상기 제어 데이터는 피드백 제어를 위한 온도 관련 설정 값을 시간의 함수로서 나타낸다. 또한, 마이크로컴퓨터(216)는 제어 장치(204)가 설정하는 전류 제어 변수를 라인(222)을 통해서 받을 수도 있다. 물품(41) 상에 직접 배치되어 제품의 온도를 표시하는 신호를 발생시키는 하나 이상의 또 다른 온도 센서(226, 226')도 또한 열공동(156) 내에 배치될 수 있는데, 상기 신호는 각 라인(230, 230')을 통해서 아날로그/디지털 변환기(228)로 향한다. 예를 들면, 표준 "T"형 열전대를 센서(226)로 사용하는 한편, 샌더스 테크놀로지사(Sanders Technology)가 생산하는 것과 같은 "K"형 열 프로브(thermal probe)를 또 다른 센서(226')로 사용해도 된다. 마이크로컴퓨터(216)와 인터페이스되어 있는 디지털 데이터 라인(232)을 통해서, 최종 디지털 신호가 마이크로컴퓨터(216)로 보내지며, 마이크로컴퓨터(216)는 수신된 디지털 신호에 응답하여 해당 온도 값 데이터를 메모리(220)에 저장하는데, 이 온도 값 데이터는 사이클링 프로파일 데이터를 적절히 조정하는데 사용되거나 디스플레이되거나 또는 달리 처리될 수도 있다.

이제 본 발명에 따른 진동 시험 장치 및 방법의 바람직한 실시예의 동작을 설명한다. 인쇄 회로 기판을 시험하는 통상적인 ESS 절차에 따르면, 특정 PCB를 시험하는 데 필요한 온도 스펙트럼을 결정하는 것은 대개 실험에 의존하는 일이다. 유도된 피로 및 잠재적인 결함의 촉진은 일반적으로 회로 내의 실제의 응력을 고려하여 평가되기보다는 오히려 측정되는 진동 레벨로부터 실험적으로 평가된다. 랜덤 진동을 이용한 자극으로 촉진되는 결함의 형태는 주로 불량 솔더(solder), 소자 또는 기판의 결함, 커넥터 문제, 케이블 및 소자의 불량한 고착 및 구조적인 문제와 관련이 있다. 진동 자극의 스펙트럼을 결정하는 방법은 전형적으로 소정의 최적 진동 레벨에 대한 총체적인 응답(global response)의 비교 및 진동 거동의 연구에서부터 이전에 다른 제품의 성공에 사용된 스펙트럼의 사용에 이르기까지의 범위에 걸쳐 있다. 매개적인 방법은 제품에 전형적인 결함을 이입시킨 후에 이들 결함이 반복적으로 촉진될 때까지 진동 레벨을 상승시키는 것으로 이루어진다. 진동 자극 시간은 대개 약 10분이다. 적용되는 음향 필드로부터 유도되는 진동까지의 에너지 전달의 특성을 고려하면, 특정 제품에 적용할 진동 자극 스펙트럼을 결정하는 공지의 방법은 시험 중인 물품에 진동을 부여하기 위하여 본 발명에 따른 진동 장치 및 방법이 사용되는 경우에도 채용될 수 있다. 그러나, 이들 공지의 방법의 효율을 개선하기 위해서, 타겟 주파수 응답 프로파일을 발생시키기 위한 진동 자극 스펙트럼을 결정하기 전에 제품의 진동 응답의 특성을 나타내는 구조적인 모델을 만들 수 있다. 이러한 목적으로, 본 발명자들의 논문 "Modal analysis of electronic circuit using acoustical sources"(4th Annual IEEE Accelerated Stress Testing, 1988) 및 "Experimental Modal analysis using acoustical source"(17th Canadian Congress on Applied Mechanics, 1999)에 기재된 바와 같은 모드 해석 기술을 이용할 수도 있다. 모드 해석은 주로 공명 주파수를 비롯한 진동 바이브레이션에 관한 이론적인 모델 및 메인 진동 모드와 관련된 댐핑 인자를 설정하는 것으로 이루어진다. 그 후, 이들 진동 변수의 값을 기계적 또는 음향적인 진동 소스를 사용하여 통상적인 진동 측정 기구로 측정한다. 다른 방법으로는, 이들 진동 변수 값을 공지의 유한 요소 해석을 통해서 평가할 수 있는데, 이 유한 요소 해석은 또한 물품이 장착되는 픽스츄어의 경계 조건을 정하는 데에도 사용될 수 있다. 얻은 진동 변수 값으로부터, 최적 진동 스펙트럼은 물론 ESS 시험 조건에 응하는 데 필요한 진동 자극 레벨을 예측할 수 있다.

이제 도면을 참고하여, 본 발명에 따른 PCB 시험을 위한 ESS 적용예를 설명한다. 시험 대상 PCB(41)에 대하여 일단 진동 스펙트럼 및 레벨이 일단 정해지면, 도 9에 도시된 바와 같은 제어기(124)가 프로그램되고, 증폭기(138, 139)의 파워 레벨이 적절히 설정된다. 라인(137)이나 라인(137')를 개별적으로 이용하는 구조 사이의 출력 극성도 또한 선택된다. 이제, 도 4a로 넘어가면, 그 후에 제어 유닛(73)이 작동되어 리프트(28)가 상부 스피커 모듈(34)를 그것의 바닥판(34)과 커버부(42)의 배플(44) 사이에 충분한 간극이 존재하여 시험 대상 물품을 장착할 수 있도록 하는 위치로 상승시킨다. 도 3에 도시되어 있는 바와 같이, PCB(41)는 픽스츄어(52) 위에 장착되고, 클램프(49)는 그들의 폐쇄 위치로 확실하게 이동된다. 도 7에 도시되어 있는 바와 같이, 한 쌍의 PCB(41, 41')를 시험해야 하는 경우, 우선 사이에 고무 패드(95)를 둔 상태로 이들 PCB 에지를 장착 블록(81')상에 고정시킴으로써, 이들 PCB를 우선 픽스츄어(100)상에 장착한다. 그 후, 제2 프레임(112)에 의하여 모듈 조립체로서 링크된 분리 가능한 스페이서 블록(108)을, 사이에 제2 고무 패드(95')가 배치되어 있는 스페이서 블록(102)을 따라 PCB의 에지 상의 적소에 고정시킨다. 마지막으로, 제2 PCB(41')를 장착 스페이서(94')와 고무 패드(95')를 구비한 분리 가능한 스페이서 블록(108)의 탭(114) 상에 장착하고, 클램프(49)를 확실하게 그것들의 폐쇄 위치로 이동시킨다. 일단 방음 챔버(22)의 도어(24)가 닺히면 시험을 진행할 수 있다. 이제 도 11을 참고하면, NAVMAT-9492에 따른 파워 스펙트럼 밀도 기준 곡선(12)을 도 1에 언급된 인쇄 회로 기판에 대하여 얻은 응답 주파수 응답 곡선(146)과 함께 그리는데, 상기 PCB는 소자들이 실장되어 있지 않으며, 출력 라인(137)을 사용하는 도 9의 제1 연결 구조를 사용하여 시험된다. 동일한 PCB에 대해서 배플이 없는 종래 기술의 시스템으로 얻은 프로파일과 반대로, 그리고 도 1에 도시된 바와 같이, 28.9 g rms 에서 평가된 공칭 진동(가속) 레벨의 경우, 본 발명에 따른 장치로 얻은 PSD 값이 20 내지 2000 Hz 범위 내에서 채용되는 실질적으로 전체 스펙트럼에 대하여 기준 곡선(10)에 의하여 주어진 대응하는 값을 훨씬 벗어난다는 것을 알 수 있다. 보다 구체적으로 말하자면, 도 1에서, 중요치 않은 20 - 30 Hz 의 낮은 한계 범위로부터 벗어난 160 Hz 의 크로스오버 주파수 아래의 작동 대역의 하부에서의 주파수 응답이 타겟 PSD 기준 곡선(10)보다 훨씬 더 높아 시험 중의 물품에 인가되는 응력 레벨이 충분하다는 것을 나타내고, 작업자가 원하는 바에 따라서는 심지어 더 높은 공칭 진동 레벨에 도달할 수 있다는 것을 알 수 있다. 얻은 총 음양 변동 값은 각각 약 0.205 g rms 및 28.4 g rms 로서, 전술한 바와 같은 도 1 도시된 결과를 제공하는 종래 기술의 시스템으로 얻은 총 음양 변동 값이 4.3 g rms 및 13.9 g rms 와 비교된다. 따라서, 본 발명에 따른 장치 및 방법으로 낮은 주파수 응답에 대하여 효율적인 제어가 이루어질 수 있어서 신뢰성있고 효과적인 ESS 시험이 가능함이 명백하다.

이제 도 12를 참고하면, 도면에는 NAVMAT-9492에 따른 파워 스펙트럼 밀도 기준 곡선(10)이 실험 주파수 응답 곡선(146)과 함께 도시되어 있는데, 이 실험 주파수 응답 곡선(146)은 160 Hz 의 크로스오버 주파수를 갖는 점선으로 도시되어 있는 제어된 여기 신호 곡선(147) 위에 겹쳐져 있으며, 상기 실험 주파수 응답 곡선(146)은 출력 라인(137)을 사용하는 도 9의 제1 연결 구조를 사용하여 시험된, 소자가 실장된 인쇄 회로 기판으로 얻었다. 주파수 응답 곡선(146)이 여기 신호 곡선(147)과 거의 일치한다는 것을 알 수 있다. 도 12로부터 알 수 있는 바와 같 이, 여기 신호는 실험 조건에 따라 가이드라인으로 사용할 수 있는 NAVMAT-9492와 비교하여 다른 프로파일을 따라서 설정될 수 있다는 것을 이해할 것이다.

이제 도 13을 참고하면, 도면에는 도 12에서 언급된 것과 동일한 인쇄 회로 기판에 대해서 곡선(151)으로 표현되는 제2 예의 여기 신호로, 그리고 도 9의 제1 연결 구조를 채용하고 있는 장치를 이용하여 얻은 시험 주파수 응답 곡선(149)이 도시되어 있다. 이 예에서는, 인쇄 회로 기판의 메인 공진 주파수를 가령 전술한 방법과 같은 공지의 기술에 따른 모드 해석으로 미리 식별하였다. 그 후, 여기 에너지가 주파수 스펙트럼의 하부는 물론 공진 주파수 둘레에 집중하여 파워 효율을 향상시키는 방식으로 여기 신호 프로파일을 정하였다. 여기에서도, 주파수 응답 곡선(149)이 여기 신호 곡선(151)과 거의 일치한다는 것을 알 수 있다.

이제 도 14a 및 도 14b로 넘어가면, 각각 도 9 및 도 9a에 도시된 바와 같은 제1 연결 구조 및 대체 연결 구조를 사용하여 얻은 크로스오버 필터링 후의 여기 입력 신호를 나타내는 곡선(150, 150')에 대한 전류 프로파일이, 두 곡선에 대하여 160 Hz 으로 설정된 크로스오버 컷오프 주파수 근처의 115 내지 190 Hz 의 범위 내의 영역(152, 152')을 제외하고는 매우 유사하다는 것을 알 수 있다. 두 곡선(150, 150') 모두 실질적으로 동일한 주파수 응답 PSD 프로파일과 관련되어 있다는 것이 강조되어야 한다. 영역(152)의 평균 전류보다 훨씬 낮은 영역(152')의 평균 전류는 [1-(7.14²/18.0²)] = 84%로 쉽게 평가될 수 있는 상응하는 파워 감소를 초래하게 된다. 그러므로, 파워 스펙트럼 효율에 영향을 주지 않고, 또한 시 험 챔버 내의 전반적인 음향 레벨을 역으로 상승시키는 일이 없이, 크로스오버 주파수 영역의 파워 스펙트럼 밀도 프로파일에 대한 정밀한 제어가 이루어져 보다 안락한 작업 환경을 제공하는 데에 기여한다.

이제 도 16으로 넘어가면, 도면에는, 시험중인 PCB에 진동을 부여하면서, 한 세트의 온도 센서, 즉 표준 열전대(198), 열 프로브(226') 및 표준 열전대(226)가 마련된 도 15의 열 제어 서브시스템을 사용하여 얻은 전형적인 사이클링 온도 응답 곡선(232, 234, 236)이 도시되어 있다. 도시된 에에 있어서는, 사용자가 PCB의 열 사이클링 응력 스크리닝을 수행하기 위한, 그리고 컴퓨터 메모리에 미리 저장된 예정된 프로파일을 선택하였다. 선택된 사이클링 프로파일 특성은 사이클 특성(낮은 온도, 높은 온도, 제품 열 응답 비율, 극한 온도에서의 체류 시간), 열 사이클의 회수 및 PCB 상태(파워 공급, 파워 미공급, 모니터됨, 모니터 안됨)를 비롯한 잘 알려진 기준에 따라 결정되었다. 열 사이클링 특성의 결정에 대해서는 《Environmental Stress Screening Guidelines for Assemblies》 (Institute of Environmental Sciences, March 1990) 및 《Product Reliability Division Recommended Practice 0001.1, Management and Technical Guidelines for the ESS Process》 (Institute of Environmental Sciences and Technology, January 1999)에 상세히 논의되어 있다. 제1 열 사이클에 해당하는 도 16에 도시된 시간 간격 AB(제1 가열 단계), BC(제2 가열 단계), AC(전체 가열 단계) 및 CD(냉각 단계)에 의하여 정해진 곡선(232, 234, 236)의 부분에 대한, 기류 내에서 표준 열전대(198)로 측정된 열 변화 비율 값, 물품상에서 직접 표준 열전대(230) 및 열 프로브(230')로 측정된 열 변화 비율 값이 표 1에 ℃/분의 단위로 제시되어 있다.

예상한 바와 같이, 물품 및 센서의 열 응답 특성으로 인하여, 곡선(232, 234, 236)의 제1 사이클의 시험으로부터, 표준 열전대(198)로 기류 내에서 측정된 최고 온도 값이 표준 열전대(226) 및 열 프로브(226')로 물품상에서 직접 측정한 대응하는 최고 온도 값보다 더 높다는 것과, 표준 열전대(198)로 기류 내에서 측정된 최저 온도 값이 센서(266, 226')로 물품상에서 직접 측정한 대응하는 최저 온도 값보다 더 낮다는 것을 알 수 있다. 또한 도 15로부터, 기류 내에서 측정한 최고 온도 값과 최저 온도 값에 의하여 정해지는 온도 갭이 센서(226, 226')로 얻은 대응하는 갭도다 더 중요하다는 것도 알 수 있다. 또한, 표 1에 주어진 데이터로부터, 기류 내에서 열 프로브(198)로 측정한 열적인 변화 비율도 또한 물품상에서 센서(226, 226')으로 측정한 열적인 변화 비율보다 더 높다는 결론을 내릴 수 있다. 기류 온도 측정치와 물품 온도 측정치 사이의 본질적인 변동을 보상하기 위하여, 도 15에 도시된 컴퓨터(220)는 물품 온도 측정치에 따른 사이클링 프로파일 데이터를 조절하여 온도 제어 장치(204)의 성능을 향상시키도록 프로그램되는 것이 바람직하다.

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Claims (46)

1. 진동 시험 장치(20)에 있어서,

   메인(main) 음향 공동을 규정하는 메인 엔클로저(38);

   상기 메인 음향 공동과 음향적으로 연결되어 시험 대상 물품에 진동을 부여하기 위해서 상기 시험 대상 물품(41)의 노출된 표면을 향하여 저주파수의 음향파들을 발생시키는 적어도 하나의 음향 변환기(46)를 구비한 음향 소스(40);를 포함하는 진동 시험 장치(20)로서,

   상기 장치(20)는,

   메인 개구가 마련되어 있는, 상기 메인 엔클로저(38)의 일부분으로서의 배플(44)을 더 포함하는 것을 특징으로 하고,

   상기 장치(20)는, 상기 음향파들에 직접 노출되지 않는 상기 물품(41)의 반대측 표면에 도달하는 상기 저주파수의 음향파들 부분을 감쇠시키고, 상기 배플 메인 개구가 상기 물품(41)에 의하여 폐쇄되는 위치에 상기 물품(41)을 수용할 수 있는, 진동 시험 장치(20).
2. 제1항에 있어서, 상기 음향 소스(40)는 상기 음향 변환기(46)에 연결되는 구동 수단(116)을 포함하는, 진동 시험 장치(20).
3. 제1항에 있어서, 상기 메인 엔클로저(38) 및 상기 음향 변환기(46)를 수용하는 방음 챔버(22)를 더 포함하는, 진동 시험 장치(20).
4. 제1항에 있어서, 상기 물품을 수용하기 위한 방음 수단(79);

   상기 위치에 상기 물품을 부착하는 부착 수단(52)을 더 포함하고, 상기 메인 개구가 상기 방음 수단에 의해 더 폐쇄되는 진동 시험 장치(20).
5. 제4항에 있어서, 상기 물품(41)은 인쇄 회로 기판을 포함하고, 상기 방음 수단(79)은 탄성 방음 재료로 제조되는 하나 또는 그 이상의 실(seal)들을 포함하며, 상기 실들은 상기 인쇄 회로 기판의 둘레와 경계를 이루는 전체적으로 폐쇄된 주계(周界)를 형성하는, 진동 시험 장치(20).
6. 제5항에 있어서, 상기 부착 수단(52)은 대체로 장방형 프레임(74)과 그 위에 분포되어 조정 가능하게 장착된 복수의 클램프들(49)을 구비하는 적어도 하나의 픽스츄어(fixture)를 포함하며, 상기 프레임(74)은 상기 메인 개구와 정렬되어 상기 배플(44)상에 고정되며, 각각의 상기 클램프(49)는 상기 클램프(49)가 폐쇄 위치에 있을 때 상기 인쇄 회로 기판을 견고하게 유지시키기 위하여 상기 인쇄 회로 기판의 둘레의 일부를 수용하도록 적응되어 있는, 진동 시험 장치(20).
7. 제2항에 있어서, 상기 구동 수단(116)은 소정의 주파수 스펙트럼을 갖는 여기 입력 신호를 발생시키는 제어기(124)와, 상기 음향 변환기(46)로 공급될 전기 출력 신호를 상기 입력신호부터 발생시키는 증폭기(138)를 포함하는, 진동 시험 장치(20).
8. 청구항 8은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.

   제7항에 있어서, 진동 표시 신호를 발생시키기 위하여 상기 물품(41)에 결합되도록 적응된 진동 센서(120)를 더 포함하고, 상기 제어기(124)는 피드백되는 상기 진동 표시 신호의 특성들을 기준 여기 신호 데이터와 비교하여 상기 여기 입력 신호를 발생시키는, 진동 시험 장치(20).
9. 청구항 9은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.

   제7항에 있어서, 상기 메인 개구 근처에 배치되어 음압 표시 신호를 발생시키는 음향 센서(122)를 더 포함하고, 상기 제어기(124)는 피드백되는 상기 음압 표시 신호의 특성들을 기준 여기 신호 데이터와 비교하여 상기 여기 입력 신호를 발생시키는, 진동 시험 장치(20).
10. 청구항 10은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.

    제7항에 있어서, 상기 제어기(124)는 피드백되는 상기 여기 입력 신호의 특성들을 기준 여기 신호 데이터와 비교하여 상기 여기 신호를 발생시키는, 진동 시험 장치(20).
11. 제1항에 있어서, 상기 메인 음향 공동 외부에 배치되고 상기 배플(44)과 마주하여, 상기 물품에 추가의 진동을 부여하기 위하여 상기 물품을 향하여 음향파들을 발생시키는 적어도 하나의 추가의 음향 변환기(35)를 구비하는 추가의 음향 소스(34)를 더 포함하는, 진동 시험 장치(20).
12. 제11항에 있어서, 상기 추가의 음향 소스(34)는 상기 추가의 음향 변환기(35)와 연결되는 구동 수단(116)을 포함하는, 진동 시험 장치(20).
13. 청구항 13은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.

    제12항에 있어서, 상기 메인 엔클로저(38) 및 상기 음향 변환기들 모두를 수용하는 방음 챔버(22)를 더 포함하는, 진동 시험 장치(20).
14. 청구항 14은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.

    제12항에 있어서, 상기 배플(44)은 거의 수평으로 연장하며, 상기 장치는 상기 추가의 음향 변환기(35)를 상기 배플(44)에 대하여 일정 간격을 둔 관계로 조정 가능하게 유지시키기 위한 리프트(28)를 더 포함하는, 진동 시험 장치(20).
15. 청구항 15은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.

    제11항에 있어서, 상기 음향 변환기(46)와 상기 추가의 음향 변환기(35)는 서로를 향하고 있고, 상기 배플(44)은 상기 변환기들 사이에서 횡방향으로 연장하고 있으며, 상기 음향 변환기들(46,35)은 상보 주파수 작동 범위들에 의하여 특징지워지는, 진동 시험 장치(20).
16. 청구항 16은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.

    제15항에 있어서, 상기 음향 변환기들(46,35)에는 대응하는 구동 수단(116)에 의하여 제1 및 제2 전기 출력 신호들이 각각 공급되고, 상기 제1 및 제2 전기 출력 신호들은 크로스오버 컷오프 주파수에 인접한 개별적인 상보 주파수 스펙트럼을 갖는, 진동 시험 장치(20).
17. 청구항 17은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.

    제16항에 있어서, 상기 구동 수단(116) 중 하나는 상기 음향 변환기들(46,35) 중 대응하는 하나에 반전된 극성으로 연결되며, 이에 따라 상기 제1 및 제2 전기 출력 신호들은 크로스오버 컷오프 주파수 영역에서 반대의 위상 관계에 있어 단지 상기 주파수 영역에서만 전력 효율을 더 높이는, 진동 시험 장치(20).
18. 청구항 18은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.

    제17항에 있어서, 상기 구동 수단(116)은 소정 주파수 스펙트럼을 갖는 여기 입력 신호를 발생시키는 제어기(124), 크로스오버 필터(132) 및 상기 전기 출력 신호들을 발생시키는 증폭기(138, 139)를 구비하는, 진동 시험 장치(20).
19. 청구항 19은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.

    제18항에 있어서, 진동 레벨 신호를 발생시키기 위해 상기 물품(41)에 연결되도록 적응된 진동 센서(120)를 더 포함하고, 상기 제어기(124)는 피드백되는 상기 진동 표시 신호의 특성들을 기준 여기 신호 데이터와 비교하여 상기 여기 입력 신호를 발생시키는, 진동 시험 장치(20).
20. 청구항 20은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.

    제18항에 있어서, 상기 메인 개구 근처에 배치되어 음압 표시 신호를 발생시키는 음향 센서(122)를 더 포함하며, 상기 제어기(124)는 피드백되는 음압 표시 신호의 특성들을 기준 여기 신호 데이터와 비교하여 상기 여기 입력 신호를 발생시키는, 진동 시험 장치(20).
21. 청구항 21은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.

    제18항에 있어서, 상기 제어기(124)는 피드백되는 상기 여기 입력 신호 데이터를 기준 여기 신호 데이터와 비교하여 상기 여기 입력 신호를 발생시키는, 진동 시험 장치(20).
22. 제4항에 있어서,

    추가의 시험 대상 물품(41')을 상기 물품과 포개어져 간격을 둔 관계로 수용하도록 적응되어 있는 적어도 하나의 추가 방음 수단(79'); 및

    추가의 개구를 구비한 이차 음향 공동을 규정하는 적어도 하나의 이차 엔클로저(83);

    상기 음향파들에 직접적으로 노출되지 않은 상기 다른 물품의 대향면에 도달하는 상기 음향파들의 부분을 감쇠시키도록 상기 개구가 다른 물품(41')과 상기 방음 수단(79')에 의해 폐쇄되는 위치에 상기 물품(41')을 부착시키는 적어도 하나의 다른 부착수단(100)을 더 포함하는, 진동 시험 장치(20).
23. 제22항에 있어서, 각각의 상기 물품(40,41')은 인쇄 회로 기판을 포함하고, 각각의 상기 방음 수단(79,79')은 탄성 방음 재료로 제조된 하나 또는 그 이상의 실들을 포함하며, 상기 실들은 상기 인쇄 회로 기판의 둘레와 경계를 이루는 전체적으로 폐쇄된 주계를 형성하는, 진동 시험 장치(20).
24. 제23항에 있어서, 상기 부착 수단 양자 모두(52, 100)는 단일 픽스츄어 내에 조합되고, 상기 픽스츄어는 대체로 장방형 프레임(74')과 상기 프레임상에 분포되어 조정 가능하게 장착된 복수의 클램프들(49')을 구비하며, 상기 프레임(74')은 상기 메인 개구들 양자 모두와 정렬되어 상기 배플(44)상에 고정되며, 각 상기 클램프(49')는 상기 클램프(49')가 폐쇄된 위치에 있을 때 상기 인쇄 회로 기판을 견고하게 유지시키기 위하여 상기 인쇄 회로 기판들 양자 모두의 둘레의 일부들을 수용하도록 적응되어 있는, 진동 시험 장치(20).
25. 제22항에 있어서, 상기 메인 음향 공동 외부에 상기 이차 엔클로저(83)와 마주하여 배치되어, 상기 추가의 물품(41')에 추가의 진동을 부여하기 위하여 상기 추가의 물품(41')을 향하여 음향파들을 발생시키는 적어도 하나의 추가의 음향 변환기(35)를 구비하는 추가의 음향 소스(34)를 더 포함하는, 진동 시험 장치(20).
26. 제25항에 있어서, 상기 각각의 추가의 음향 소스들(40, 34)중 하나는 상기 추가의 음향 변환기들(46, 35)과 대응되는 것에 연결되는 구동 수단(116)을 포함하는, 진동 시험 장치(20).
27. 청구항 27은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.

    제26항에 있어서, 상기 음향 변환기(46)와 상기 추가의 음향 변환기(35)는 서로를 향하고 있고, 상기 배플(44)은 상기 변환기들 사이에서 횡방향으로 연장하고 있으며, 상기 음향 변환기들은 상보 주파수 개구 범위들에 의해 특징지워지는, 진동 시험 장치(20).
28. 청구항 28은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.

    제27항에 있어서, 상기 음향 변환기(46,35)는 대응하는 상기 구동 수단(116)에 의하여 제1 및 제2 전기 출력 신호들이 각각 공급되고, 상기 제1 및 제2 전기 출력 신호들은 크로스오버 컷오프 주파수에 인접한 개별적인 상보 주파수 스펙트럼들을 갖는, 진동 시험 장치(20).
29. 청구항 29은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.

    제28항에 있어서, 상기 구동 수단(116) 중 하나는 상기 음향 변환기들(46,35) 중 대응하는 하나에 반전된 극성으로 연결되며, 이에 따라 상기 제1 및 제2 전기 출력 신호들은 상기 크로스오버 컷오프 주파수 영역에서 반대의 위상 관계에 있어 단지 상기 주파수 영역에서만 전력 효율을 더 증가시키는, 진동 시험 장치(20).
30. 청구항 30은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.

    제29항에 있어서, 각각의 상기 구동 수단(116)은 소정 주파수 스펙트럼을 갖는 여기 입력 신호를 발생시키는 제어기(124), 크로스오버 필터(132) 및 상기 전기 출력 신호들을 발생시키는 증폭기(138,139)를 갖는, 진동 시험 장치(20).
31. 청구항 31은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.

    제30항에 있어서, 진동 표시 신호를 발생시키기 위해 적어도 하나의 상기 물품들(41,41')에 연결되도록 적응된 진동 센서(120)를 더 포함하고, 상기 제어기(124)는 피드백되는 상기 진동 신호의 특성들을 기준 여기 신호 데이터와 비교하여 상기 여기 입력 신호를 발생시키는, 진동 시험 장치(20).
32. 청구항 32은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.

    제30항에 있어서, 상기 메인 개구 근처에 배치되어 음압 표시 신호를 발생시키는 음향 센서(122)를 더 포함하며, 상기 제어기(124)는 상기 음향 레벨 신호를 기준 여기 신호 데이터와 비교하여 상기 여기 입력 신호를 발생시키는, 진동 시험 장치(20).
33. 청구항 33은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.

    제30항에 있어서, 상기 제어기(124)는 피드백되는 상기 여기 입력 신호의 특성들을 기준 여기 신호 데이터와 비교하여 상기 여기 신호를 발생시키는, 진동 시험 장치(20).
34. 제1항에 있어서,

    내부에 상기 물품(41)이 수용되는 열공동(156)을 규정하는 단열된 엔클로저(154);

    불활성 기체 흐름을 발생시키는 수단(178);

    상기 불활성 기체 흐름을 가열하는 수단(182);

    상기 불활성 기체 흐름을 냉각하는 수단(186);

    상기 열공동(156) 내로 상기 불활성 기체 흐름을 순환시키는 수단(166,174);

    상기 열공동(156) 내에 배치되어 제1 온도 표시 신호를 발생시키는 제1 센서 수단(198); 및

    상기 온도 표시 신호에 대하여 반응하고 상기 가열 수단(182) 및 상기 냉각 수단(186)에 동적으로(operatively) 결합되어, 상기 음향 소스가 상기 물품(41)의 노출된 표면을 향하여 상기 음향파들을 발생시키는 동안, 소정의 열 사이클링 프로파일에 따라 상기 가열 수단(182) 및 상기 냉각 수단(186) 중 하나를 선택적으로 활성화시킴으로써 상기 불활성 기체 및 상기 물품(41) 중 하나의 온도를 제어하는 제어 수단(206);를 더 포함하는, 진동 시험 장치(20).
35. 제34항에 있어서, 상기 열공동(156) 내에 배치되는 상기 제1 센서 수단(198)은 단독으로 불활성 기체의 흐름과 접촉하며, 이에 따라 상기 제1 온도 표시 신호는 상기 불활성 기체의 온도를 표시하며, 상기 장치(20)는 상기 물품상에 배치되어 물품 온도 표시 신호를 발생시키는 추가의 센서 수단(226,226')을 더 포함하며, 상기 제어 수단은 메모리(220)를 구비하고 상기 물품 온도 표시 신호에 응답하여 상기 메모리(220)에 상기 물품 온도 표시 신호를 저장하는 컴퓨터(216)를 포함하는, 진동 시험 장치(20).
36. 진동 시험 방법에 있어서,

    i ) 메인 음향 공동을 규정하고 적어도 하나의 메인 개구가 제공된 배플을 갖는 메인 엔클로저를 제공하는 단계;

    ii) 저주파수 음향파들에 직접 노출되지 않는 상기 물품의 반대측 표면에 도달하는 상기 음향파들 부분을 감쇠시키고 저주파수 대역의 상기 음향파들에 그 표면이 노출되도록 상기 메인 개구가 상기 물품에 의하여 폐쇄되는 위치에 적어도 하나의 시험 대상 물품을 배치시키는 단계; 및

    iii)상기 개구를 향하여 저주파수 스펙트럼내에서 음향파들을 발생시키는 단계;를 포함하는, 진동 시험 방법.
37. 제36항에 있어서,

    iv) 상기 반대측 표면을 향하여 상기 저주파수 스펙트럼보다 더 높은 주파수 스펙트럼 내에서 음향파들을 발생시키는 단계로서,

    상기 저주파수 및 더 높은 주파수 스펙트럼들을 크로스오버 주파수에 상보적으로 인접하고, 상기 크로스오버 주파수 영역에서 반대의 위상 관계에 있어 상기 주파수 영역에서 전력 효율을 더 증가시키는, 음향파 발생 단계;를 더 포함하는, 진동 시험 방법.
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