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                  可靠性測試_可靠性試驗

                  概述

                  可靠性測試是為了評估產品在規定的壽命期間內,在預期的使用、運輸或儲存等環境下,保持功能正常,進而驗證產品可靠性的一種測試項目。

                  可靠性測試是將產品暴露在天然或人工環境條件下,讓產品經受其作用,以評價產品在實際使用、運輸和儲存的環境條件下的性能,并分析研究環境因素的影響程度。

                  通過使用各種環境試驗設備模擬氣候環境中的高溫、低溫、高濕以及溫濕度變化等情況,加速反應產品在使用環境中的狀況,來驗證其是否能達到在研發、設計、制造中預期的質量目標,從而以此為依據對產品整體進行評估,以確定產品可靠性使用壽命。


                  可靠性測試的項目分類

                  1、MTBF測試:MTBF(平均故障間隔)是可靠度工程及制造工程學的名詞,取自英文“Mean Time Between Failures”的縮寫,意即是產品在操作使用或測試期間的平均連續無故障時間,需要注意的是,這里探討的MTBF并非一個實測值,而是在產品設計階段工程師依據理論所估算出的參考值。

                  2、IP防護等級測試:防護等級也稱為IP防護等級或防塵防水等級,是由IEC(國際電工委員會)所起草的IEC 60529標準,該標準將電子電氣產品依其防塵防水能力加以分級。我國現行的IP等級測試標準為GB/T 4208-2017。

                  3、高低溫測試:高低溫測試,是將試驗樣品暴露在高溫和低溫的連續交替環境中,使其在短時間內經歷溫度急劇變化,考核產品對周圍環境溫度急劇變化的適應性。高低溫測試是裝備設計定型的鑒定試驗和批產階段的例行試驗中不可缺少的試驗,在有些情況下也可以用于環境應力篩選試驗。

                  4、恒定濕熱測試:恒定濕熱測試可以模擬高溫、低溫、濕熱環境對測試品進行特定環境下溫度和濕度的試驗。恒定濕熱測試可以保證被測試產品處于同一溫濕度環境條件下。

                  5、快速溫變測試:快速溫變測試是用來確定產品在高溫、低溫快速變化的氣候環境下的儲存、運輸、使用的適應性。測試過程一般以常溫→低溫→低溫停留→高溫→高溫停留→常溫作為一個測試循環。驗證樣品經溫度變化或溫度連續變化環境后之功能特性變化,或在此環境中之操作功能性??焖贉刈儨y試通常定義為溫變變化率≥3℃/min,在一定的高溫與低溫之間進行轉變,溫度變化率越快,高/低溫范圍越大,時間越長測試越嚴格。溫度沖擊通常對靠近裝備外表面的部分影響更嚴重,離外表面越遠,溫度變化越慢,影響越不明顯。運輸箱、包裝等還會減小溫度沖擊對封閉裝備的影響。急劇的溫度變化可能會暫時或永久的影響裝備的工作??焖贉刈儨y試主要用來評判產品在溫度變化條件下的存貯或工作適應性。 鑒定性試驗目的是檢查產品是否達到有關標準的要求;改進試驗主要用做評定產品在溫度變化條件下的耐久性和可靠性適應能力。

                  6、三綜合測試:三綜合測試是將溫度+濕度+振動三種環境應力同時施加的綜合試驗,綜合環境的作用能更真實、更實際的反應出產品在現場使用中的性能,更能暴露產品的缺陷。將單獨的環境應力施加在產品上可激發出產品的故障,那么將三種不同的環境應力施加在產品上則可輕易地得到3-5倍的加速效果。同時,通過將不同的環境應力綜合還能激發出單獨應力施加時所不能出現的故障。在進行溫度,濕度,振動三種應力同時施加的綜合試驗時,從故障發生的機理來說,進行溫度循環的產品內部由于材料膨脹系數的差異發生伸縮,在結合部位發生松動,這時如果施加濕度,潮氣就會從縫隙間侵入,使結合部和連接處的摩擦系數降低。再施加振動應力,相對于特定的頻率,產品的共振現象還會發生。像這樣通過運動,吸濕,凍結,共振的反復過程,使新的失效模式(由大幅度加速的單獨因子失效模式和三種因子綜合的相疊加效果引起的)的出現成為可能。


                  7、振動測試:振動測試是在實驗室內人工模擬產品(一般電工電子產品)在存儲、運輸、安裝和使用過程中遇到的各種振動環境的影響,用來評估產品是否能承受各種環境振動的能力,是否能正常使用,不出現故障。振動測試可在產品在正式出廠之前,分析和評估出產品的可靠性,降低后期出現不良品的概率,也能確定產品設計和功能的要求標準。

                  8、跌落測試:跌落測試分為包裝跌落和裸機跌落。包裝跌落主要考量運輸、儲存情況下產品抗意外跌落沖擊的能力;裸機跌落主要考量產品在正常使用過程中抗意外跌落沖擊的能力。包裝跌落也可以反映包裝件在受到垂直跌落時候的對產品的保護能力。跌落高度、跌落次數以及跌落方向對試驗反映試驗嚴格程度。對于不同的產品國際標準規范的跌落方式和跌落高度要求不同。對于手持型產品(如手機, MP3等)大多數掉落高度大都介于100cm ~ 150cm不等,IEC對于≦2kg之手持型產品建議應滿足100cm之掉落高度不可損壞,MIL則建議掉落高度為122cm,Intel對手持型產品(如手機)則建議落下高度為150cm。

                  9、機械沖擊測試:機械沖擊測試是實驗室模擬產品在工作環境中受到一系列沖擊時候,產品功能是否正常,是否存在性能失效情況。在產品的實際存儲、運輸、使用過程中存在各種各樣的沖擊環境,如車輛運行中制動,貨物搬動時候碰撞產生的沖擊等。沖擊測試的技術指標包括包括:峰值加速度、脈沖持續時間、速度變化量(半正弦波、后峰鋸齒波、梯形波)和波形選擇。常規的機械沖擊測試要求每個面沖擊3次,6個面總共沖擊次數為18次。機械沖擊和碰撞測試可檢驗確定機械的薄弱環節,考核產品結構的完整性和可靠性。機械沖擊一般產生的加速度較大,時間較短,如自然環境中的機械碰撞。機械沖擊可能對產品的結構和功能完整性產生有害的影響。實驗室機構的機械沖擊類型分為三種半正弦、梯形波(方波)、三角波(前鋒鋸齒波及后鋒鋸齒波)。

                  10、機械碰撞測試:碰撞測試是通過碰撞測試臺,來模擬產品在使用、運輸和卸載過程的機械碰撞環境。在重復性的機械碰撞環境下,可驗證產品適應性及其機構的完好性,適用于電子器件,儀器儀表及其他包裝的機電設備。碰撞測試可根據客戶要求設置試驗時長、沖擊頻次,碰撞頻次。碰撞測試是用于評定運輸包裝件在運輸過程中承受多次重復性機械碰撞的耐沖擊強度及包裝對內裝物的保護能力,試驗的嚴格程度取決于距離、道路狀態、運輸方式和運輸時間。

                  11、鹽霧測試:鹽霧測試是一種主要利用鹽霧試驗設備所創造的人工模擬鹽霧環境條件來考核產品或金屬材料耐腐蝕性能的環境試驗。它分為二大類,一類為天然環境暴露試驗,另一類為人工加速模擬鹽霧環境試驗。人工模擬鹽霧環境試驗是利用一種具有一定容積空間的試驗設備——鹽霧試驗箱,在其容積空間內用人工的方法,造成鹽霧環境來對產品的耐鹽霧腐蝕性能質量進行考核。它與天然環境相比,其鹽霧環境的氯化物的鹽濃度,可以是一般天然環境鹽霧含量的幾倍或幾十倍,使腐蝕速度大大提高,對產品進行鹽霧試驗,得出結果的時間也大大縮短。

                  12、氙燈老化測試:氙燈老化測試主要模仿自然界的陽光和濕氣對材料的破壞,模擬全光譜太陽光的照射條件下,檢測材料在陽光下暴露產生老化的情況。產品或者材料老化主要受到三大因素影響:溫度、濕度和光照輻射。氙燈老化測試是通過老化箱內氙弧燈提供的全光譜(紫外、可見光和紅外光),來仿制太陽光的老化影響力。氙燈老化一般針對的是非金屬材料,如橡膠、塑料等。氙燈老化測試針對戶外日曬環境,可模擬全光譜的日曬環境,真實還原產品長期處于太陽光暴曬條件下的變化,可以為科研、產品開發和質量控制提供相應的環境模擬和光加速老化試驗。

                  13、UV紫外老化測試:紫外老化測試又稱為UV老化測試,紫外老化并不模擬全光譜太陽光,但卻模擬太陽光的破壞作用。通過把熒光燈管的主要輻射控制在太陽光譜的紫外波段來實現。實驗設備采用熒光紫外燈為光源模擬陽光紫外線,同時還可以通過冷凝或噴淋方式模擬露水和雨水影響。樣品在實驗室UV紫外線老化試驗箱模擬的太陽紫外光環境中試驗數十小時甚至幾天的時間,可模擬戶外可能幾個月或幾年發生的損壞,模擬戶外需要數月或數年才能產生的破壞結果。再現產品經過紫外老化后:包括褪色、變色、亮度下降、粉化、龜裂、變模糊、脆化、強度下降及氧化等老化情況。UV紫外線老化測試提供的可靠的數據可對產品的耐候(抗老化)性做出準確的相關性預測,并有助于材料及配方的篩選、優化。

                  14、HAST老化測試:HAST老化測試廣泛用于IC半導體、連接器、線路板、磁性材料、高分子材料、EVA、光伏組件等行業相關之產品作加速老化壽命測試。加速壽命試驗的目的是提高環境應力(如:溫度)與工作應力(施加給產品的電壓、負荷.等),加快試驗過程,縮短產品或系統的壽命試驗時間。用于調查分析何時出現電子元器件,和機械零件的摩耗和使用壽命的問題,使用壽命的故障分布函數呈什么樣的形狀,以及分析失效率上升的原因所進行的試驗。為了提高環境應力(如:溫度)與工作應力(施加給產品的電壓、負荷等),加快試驗過程,縮短產品或系統的壽命試驗時間,因此用來確定成品質量的測試時間也相應增加了許多為了提高試驗效率、減少試驗時間。

                  15、落球沖擊測試:落球沖擊測試是將規定質量的球從不同高度落下,或在規定高度下將不同質量的球落下,以測定膠接試樣在承受落球沖擊擊下產生裂痕所需的能量的試驗。儀器采用標準試驗鋼球,鋼球電磁吸掛、自動釋放,可有效地避免了人為因素引起的系統誤差。

                  16、微跌落測試:使用雙工位微跌落試驗可以對微小電子產品進行部分可靠性功能測試,微跌落試驗采用氣動治具夾持測試產品,電機驅動上升到設定的跌落高度,模擬產品往復跌落測試。

                  17、耐摩擦測試:耐磨試驗機以專用的紙帶作為摩擦介質,以固定的荷重作用于摩擦頭,摩擦頭透過固定直徑的滾輪及定速馬達驅動回轉的紙帶將力持續施于試樣表面,直到見到表面底材或者達到特定的磨損程度,通過計數器顯示的馬達回轉次數來評價試樣耐摩性能。

                  18、劃痕測試:劃痕測試是常用的測試表面膜與基體材料之間結合強度的標準方法之一。以硬度大于表面膜的材料制成尖頭在樣品或工件表面上劃痕,向劃頭上增加載荷直到膜和基材脫離接觸,此時載荷即為臨界載荷,進而可計算得出表面膜與基材之間的結合強度。

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