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可靠度测试服务 (Reliability Test service)

可靠度的基本定义

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(Probability of Survival)」。

 

简言之,可靠度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)。

 

 

 

 

浴缸曲线 Bathtub Curve

浴缸曲线是典型代表产品生命周期(指产品从投入到报废为止的整个生命周期)的曲线,产品的失效率随生命周期时间而变化,一般的变化趋势呈浴缸形状,故称之为浴缸曲线( Bathtub Curve),也称为标准的失效率曲线,特别适用于电子组件的故障情形。

 

典型的浴缸曲线如图一所示,产品或系统之失效率随时间增加的变化大致上分为以下三个基本时期:

 

 

第一部分为随时间递减的失效率,称为早期失效(Early Failure)。

此阶段因设计、材料及制程仍不稳定,会造成较高的失效率,但随着不断改善,失效率也随之降低。

在此阶段可藉由环境应力筛选方法(如烧机 Burn-in)去筛选早期失效产品来提高产品良率。

 

 

第二部分为固定的失效率,称为随机失效(Random Failure)。

此阶段产品已属稳定状态,失效率会呈现固定值,此失效率值取决于设计、选材等因素。

而此阶段所发生的失效通常为使用过当(如Electrical Over Stress, EOS)或环境因素所致,其时间长短可藉由寿命试验(如High Temperature Operating, HTOL)来评估。

 

 

第三部分为超过其设计寿命后随时间递增的失效率,称为老化失效(Wear Out Failure)。

此阶段产品不管在设计上或材料上均已超过当初设定的寿命目标,因此失效率会随时间而增加,系统产品可藉由保养来降低失效率。

 

 

图-1 浴缸曲线图 

 

 

 

 

加速寿命试验

一般产品的寿命要求均超过一年以上,为了要加速上市时间,我们无法实际在常温环境下执行长达一年的测试来得知产品寿命。

 

所以可靠度试验提供产品适当的加速测试条件(Accelerated Stress Test)以及适当的寿命预估模式(Life Prediction),借以缩短验证时程,快速预估出产品寿命。

 

而常用的加速因子有电力负荷(Electrical Load)、温度(Temperature)、湿度(Humidity)、压力(Pressure)、机械应力(Mechanical Stress)...等。

 

 图-2 加速寿命试验示意图

 

 

 

 

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。

 

 

 

 

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