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Reliability Testing

RA 可靠度测试

什么是可靠度测试(Reliability Testing)

可靠度测试是指预期产品销售后,在使用的寿命期间会有多少产品失效,同时也可藉由可靠度的评估去推估在保固时间内会有多少比例的退货产品(Return Material Authorization, RMA)。

 

在产品研发设计阶段,设计人员尽其最大努力将产品可靠度需求转换成设计需求及参数,美国国防部电子设备可靠度顾问小组于1957年针对可靠度定义如下:「可靠度为产品于既定的时间内,在特定的使用(环境)条件下,执行特定的性能或功能时完成任务的机率(成功机率)或发生故障的机率」。


浴缸曲线 Bathtub Curve

 

浴缸曲线是可靠度测试中最常见的模型,用于描述产品在整个生命週期(从投入使用到报废)的失效率变化。由于其趋势图形状如同浴缸,因此得名,也被称为标准失效率曲线此模型特别适用于解释电子组件的故障行为,能清楚反映产品在不同阶段的可靠度特徵。

 

典型的浴缸曲线如图所示,产品或系统的失效率随时间推移大致可分为三个时期:

 

  1. 早期失效(Early Failure):由于设计、材料与制程尚未完全稳定,此阶段失效率较高,但随改善逐步降低。可透过环境应力筛选(如 Burn-in)剔除早期失效产品,以提升良率。
  2. 随机失效(Random Failure):产品已进入稳定状态,失效率维持固定,主要取决于设计与材料。此阶段常见失效原因为使用过当(如 Electrical Over Stress, EOS)或环境影响,可藉由寿命试验(如 HTOL)评估其可靠度。
  3. 老化失效(Wear Out Failure):当产品超过设计寿命,失效率会随时间增加。此阶段可透过定期保养降低失效风险。

加速寿命试验

 

一般产品的设计寿命多要求 一年以上,但若在常温环境下直接进行完整寿命测试,将耗费过多时间,无法符合快速上市的需求。因此,可靠度试验会透过 加速测试条件(Accelerated Stress Test) 与 寿命预估模型(Life Prediction),在缩短验证时程的同时,仍能有效推估产品寿命,协助厂商加速开发流程。

 

常见的 加速因子(Acceleration Factors) 包括:电力负荷(Electrical Load)、温度(Temperature)、湿度(Humidity)、压力(Pressure)、机械应力(Mechanical Stress)透过这些加速因子,工程师能在相对短的时间内模拟产品长期使用下的可靠度表现,并快速掌握潜在的失效风险。

 
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完整的可靠度测试与规划

 

历经数十年的发展,目前诸多国家或国际组织根据不同产品之使用环境与使用条件等,制定了许多应用标准,常被引用者有IPC、MIL-STD、JEDEC、IEC、EIA等。而近年来相当热门的车用电子规范,如AEC-Q100 / 101 / 102 / 104 / 200或ISO 16750,采用者亦不少。

 

如美国国防部对可靠度之定义,排除生产制造瑕疵(Defect)与变异(Variation)外,影响产品品质与寿命之因子主要有:电力负荷、温度、湿度、压力、污染物(Contamination)、机械应力...等,透过测试验证过程可找出产品临界能力(Criteria),除可作为产品设计参考外,亦可作为产品品质水准等级之应用,甚至转换成早夭产品筛选技术,确保出货产品的品质保证水准。

 

除影响因子外,抽样样本数(Sample Size)及信心水准(Confidence Level)也是寿命评估的考量因素,不同于进料与出货检验采用AQL抽样方式,可靠度实验是以拒收水准LTPD (Lot Tolerance Percent Defective)为基础,考量消费者的冒险率。

 

 

闳康科技以材料分析起家,并于2008年成立可靠度实验室,广邀业界经验丰富之专业人员加入。迄今,服务对象自上游的元件设计、元件制造商、印刷电路板(PCB)、板级(Board Level)测试,至下游的系统产品可靠度验证等,并包含了电测、环测、机械应力测试等。闳康可靠度实验室为确保实验品质与稳定性,均采用国际知名设备品牌,让闳康客户享有最稳定的测试机台与最佳测试环境。除不断充实实验室的服务广度外,亦于上海成立可靠度测试实验室以满足中国地区的客户需求,更建置了整合技术服务(Total Solution)专责人员,负责外部教育训练、实验设计与规划等,提供客户更方便的技术咨询以及最全面的可靠度服务。

 

 


常见问题
Q1. Mechanical shock 可以做到几G ?

A. 最大12000G;常见为10000G,0.2mS~0.25mS 及 1500G 0.5mS。

Q2. 是否可以进行 cyclic bending ?

A. 可依客户需求进行治具设计并执行Cyclic bending,但无同步应变规量测功能。

Q3. 可否进行三点与四点 bending ?

A. 可以执行(特别尺寸需制作治具)IPC 9702/IPC 9704 三点或四点Bending。

Q4. 动态量测方式有哪些呢 ?

A. 黏贴单轴或三轴应变规量测 或以 Event detector/Data Logger 进行量测。

Q5. 产品失效可以做什么样的 FA ?

A. 3D X-Ray 或 红墨水试验。

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