电子设备按键作为人机交互核心部件，其振动耐久性直接关联产品可靠性。从消费级手机到工业控制设备，按键需长期承受运输、使用中的振动载荷，易出现触点磨损、结构松动等问题。振动耐久性试验通过模拟真实振动环境，评估按键长期可靠性，是研发与质量管控的关键。本文从试验定义、失效模式、标准规范等维度，解析电子设备按键振动耐久性试验的核心要点。

振动耐久性试验的核心定义与目标

振动耐久性试验是对电子设备按键施加可控振动载荷，模拟全生命周期振动环境，评估其抗振动失效能力的方法。与环境适应性试验不同，它更关注“长期累积效应”——并非验证极端环境存活能力，而是考察重复/持续振动下的性能稳定性。

其核心目标有三：

一、识别潜在失效模式（如触点虚接、结构裂纹）。

二、量化振动寿命（特定条件下保持功能的时间/次数）。

三、为设计优化提供数据支撑（如发现材料疲劳寿命不足需替换）。

例如，手机侧键需模拟日常装裤袋的摩擦振动、跌落冲击，试验需确保10万次循环后正常触发；汽车方向盘按键需承受发动机与路面振动，试验周期可能延长至50万次以上。

试验需强绑定实际场景：若工业设备按键误用消费电子的低加速度条件，将无法发现高频振动下的结构松动问题，结果失去参考价值。

电子设备按键的常见振动失效模式

按键振动失效分“功能失效”与“结构失效”两类，具体模式与结构设计、材料相关（此处聚焦机械按键）。

功能失效最常见的是“触点接触不良”。机械按键的金属弹片与导电涂层在振动下易相对位移，加速度超过弹片回复力会出现“虚接”（未按压时短暂通断）；长期振动加剧触点磨损，磨穿镀金层会导致电阻飙升（从几欧姆增至数百欧姆），最终无法传信号。

结构失效包括本体疲劳裂纹与安装松动。ABS塑料按键支架在高频振动下易热疲劳，分子链断裂形成裂纹，严重时按键脱落；固定螺丝未防松会因振动松脱，导致按键摇晃或无法回位。

还有“共振诱导失效”：若按键固有频率与环境振动频率重合，会放大位移引发失效。如空调遥控器按键固有频率150Hz，若运输中遇货车发动机150Hz振动，会共振导致弹片变形无法复位。

消费电子按键易出现触点问题（使用频率高、压力小），工业设备易结构失效（操作力大、环境恶劣），汽车电子则兼具两者——需应对发动机低频振动与乘客频繁按压。

振动耐久性试验的标准与规范

试验需遵循通用标准或客户规范，为条件设定、流程执行提供统一框架，常用标准有IEC 60068系列（电子设备基础）、ISO 16750（汽车电子）、GB/T 2423系列（国内等效IEC）。

IEC 60068-2-6是正弦振动标准，IEC 60068-2-34是随机振动标准；ISO 16750针对汽车电子，细化了频率（10Hz~2000Hz）、加速度（随机总均方根10m/s²）、时间（100小时/轴）等要求。

国内GB/T 2423.10（正弦）、GB/T 2423.56（随机）等效IEC，GB/T 19456对应ISO 16750。企业需结合场景调整：如运动耳机线控按键的使用场景是1Hz~10Hz、1m/s²振动，若用IEC的5Hz~500Hz、3m/s²条件，会过度测试；矿山设备按键需提高加速度至20m/s²，才能模拟真实环境。

客户定制规范更贴合需求：如汽车厂商会用“路谱复现”——采集实车路试数据生成试验谱，确保条件与真实路面一致，可靠性远高于通用标准。

振动耐久性试验系统的组成与要求

试验系统需满足“精准加载、实时监测、数据可靠”，包括振动台、夹具、传感器、数据采集与控制四部分。

振动台是核心，按方向分单轴/多轴：手机按键用小型电磁振动台（负载5kg，0.5Hz~2kHz），汽车按键用大型液压振动台（负载200kg，0.1Hz~500Hz）。关键参数是最大加速度、负载、频率范围，需匹配试样重量与试验条件。

夹具连接振动台与试样，需“轻量化、高刚度”，避免共振。设计需用有限元分析验证，固有频率高于试验频率1.5倍（如试验10Hz~500Hz，夹具需≥750Hz）。安装需模拟真实状态：测试手机侧键需固定为“装裤袋”姿态，而非夹持按键本体。

传感器监测振动与按键状态：加速度传感器测加速度（选100mV/g灵敏度，覆盖试验频率）；触点通断传感器串入电路，实时监测通断，连续3次虚接触发报警；力传感器测按压力，避免振动误触发。

数据系统负责控制与记录，需实时闭环控制——根据加速度反馈调整振动台输出，确保参数稳定（如随机振动总均方根10m/s²，偏离则自动调整）。

试验条件的确定：从场景到参数设计

条件设计需“还原真实场景”，回答“振什么类型、多大强度、多久”三个问题。

振动类型选正弦（周期性，如发动机100Hz振动）、随机（非周期性，如路面颠簸）或复合（两者结合，如飞机座舱）。手机日常振动用随机，汽车发动机振动用正弦。

参数设定：频率范围覆盖使用场景（手机日常1Hz~100Hz、跌落100Hz~1kHz，试验设1Hz~1kHz）；加速度量级按现场数据留1.5倍余量（手机现场2m/s²，试验3m/s²；工业现场10m/s²，试验15m/s²）；位移限制避免振动台过载（小型台最大50mm）。

试验时间用“Miner法则”计算累积损伤等效：实际每年100小时、2m/s²振动，试验用3m/s²（损伤率(3/2)^5≈7.59倍），则试验时间=100/7.59≈13小时，等效3年使用损伤。

需避免“过度/不足试验”：智能手表按键实际1m/s²，若试验用0.5m/s²，无法发现触点磨损，导致上市后投诉。

试样的准备与安装：模拟真实状态

试样准备需关注数量、预处理、安装，确保与实际一致。

数量满足统计要求：评估寿命分布需≥10个试样，验证寿命要求≥5个。如手机侧键用10个试样，2个8万次失效、3个9万次、5个10万次以上，可得出“90%置信度下寿命≥8万次”。

预处理模拟使用前状态：汽车按键需高温老化（85℃，48小时）消除内应力，遥控器需湿度预处理（60%RH，25℃，24小时）模拟仓储环境，避免试验中“早期失效”（内应力导致，非振动本身）。

安装模拟真实状态：手机按键需固定整个手机（而非单独按键），汽车按键需与方向盘骨架一起固定、用真实线束连接。避免过度夹持（导致结构变形），确保电气连接可靠（线束固定防脱落）。

试样需编号（S1~S10），记录批次、材料、装配日期，便于追溯失效原因（如S3失效可查弹片硬度偏低）。

试验过程的监测与数据记录：确保可追溯

试验需实时监测与全程记录，确保结果可追溯。

实时监测三方面：振动参数稳定性（加速度偏离±5%需暂停调整）、按键功能（触点通断状态）、物理状态（裂纹、松动）。用高清摄像头或人工巡查，发现异常立即拍照标记。

数据记录需全面：试验条件（振动类型、频率、加速度）、试样信息（编号、批次）、监测数据（每10分钟加速度均值、触点电阻）、异常事件（暂停原因、失效时间/现象）、操作人员。例如记录表格含“时间（h）、加速度（m/s²）、电阻（Ω）、失效现象”，每小时填写，失效时注明“0.5h，S2电阻从5Ω升至100Ω，虚接”。

试验中不得随意调参数：若振动台故障暂停，需记录原因，恢复前重新校准，从暂停处继续（而非从头开始），避免累积损伤计算错误。

偶然失效需单独分析：如夹具过紧导致S1失效属于“试验误差”，排除统计；多个试样同时间失效（如S1、S3、S5均3小时失效），需查条件过严或设计共性问题（如弹片厚度不足）。

失效判据的设定：明确“何时失效”

判据需“可量化、可验证、贴合场景”，分功能与结构两类。

功能判据基于电气性能：GB/T 15211规定触点电阻≤10Ω，连续3次超阈值判定失效；YD/T 1591要求手机按键通断可靠性≥99.9%，虚接超0.1%判定失效。

结构判据基于物理损伤：ISO 16750规定汽车按键裂纹≥1mm或松动≥0.5mm失效；GB/T 14048.1规定工业按键弹片变形超设计20%失效。需物理检测验证（游标卡尺测松动、显微镜看裂纹）。

不同场景判据差异：消费电子侧重功能（结构微裂纹但功能正常仍合格），工业设备侧重结构（功能正常但裂纹即失效，避免安全事故）。

判据需提前明确：试验前设定“电阻超10Ω或裂纹”，若试验中S2电阻12Ω但无裂纹，需判定失效；不得试验后调整判据（如改为15Ω），否则结果失真。