Reliability Testing
RA 可靠度測試

可靠度測試是指預期產品銷售後,在使用的壽命期間會有多少產品失效,同時也可藉由可靠度的評估去推估在保固時間內會有多少比例的退貨產品(Return Material Authorization, RMA)。

 

在產品研發設計階段,設計人員盡其最大努力將產品可靠度需求轉換成設計需求及參數,美國國防部電子設備可靠度顧問小組於1957年針對可靠度定義如下:「可靠度為產品於既定的時間內,在特定的使用(環境)條件下,執行特定的性能或功能時完成任務的機率(成功機率)或發生故障的機率(Probability of Survival)」。


浴缸曲線 Bathtub Curve

 

浴缸曲線是可靠度測試中最常見的模型,用於描述產品在整個生命週期(從投入使用到報廢)的失效率變化。由於其趨勢圖形狀如同浴缸,因此得名,也被稱為標準失效率曲線此模型特別適用於解釋電子組件的故障行為,能清楚反映產品在不同階段的可靠度特徵。

 

典型的浴缸曲線如圖所示,產品或系統的失效率隨時間推移大致可分為三個時期:

 

  1. 早期失效(Early Failure):由於設計、材料與製程尚未完全穩定,此階段失效率較高,但隨改善逐步降低。可透過環境應力篩選(如 Burn-in)剔除早期失效產品,以提升良率。
  2. 隨機失效(Random Failure):產品已進入穩定狀態,失效率維持固定,主要取決於設計與材料。此階段常見失效原因為使用過當(如 Electrical Over Stress, EOS)或環境影響,可藉由壽命試驗(如 HTOL)評估其可靠度。
  3. 老化失效(Wear Out Failure):當產品超過設計壽命,失效率會隨時間增加。此階段可透過定期保養降低失效風險。

加速壽命試驗

 

一般產品的設計壽命多要求 一年以上,但若在常溫環境下直接進行完整壽命測試,將耗費過多時間,無法符合快速上市的需求。因此,可靠度試驗會透過 加速測試條件(Accelerated Stress Test) 與 壽命預估模型(Life Prediction),在縮短驗證時程的同時,仍能有效推估產品壽命,協助廠商加速開發流程。

 

常見的 加速因子(Acceleration Factors) 包括:電力負荷(Electrical Load)、溫度(Temperature)、濕度(Humidity)、壓力(Pressure)、機械應力(Mechanical Stress)透過這些加速因子,工程師能在相對短的時間內模擬產品長期使用下的可靠度表現,並快速掌握潛在的失效風險。

 
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完整的可靠度測試與規劃

 

歷經數十年的發展,目前諸多國家或國際組織根據不同產品之使用環境與使用條件等,制定了許多應用標準,常被引用者有IPC、MIL-STD、JEDEC、IEC、EIA等。而近年來相當熱門的車用電子規範,如AEC-Q100 / 101 / 102 / 104 / 200或ISO 16750,採用者亦不少。

 

如美國國防部對可靠度之定義,排除生產製造瑕疵(Defect)與變異(Variation)外,影響產品品質與壽命之因子主要有:電力負荷、溫度、濕度、壓力、汙染物(Contamination)、機械應力...等,透過測試驗證過程可找出產品臨界能力(Criteria),除可作為產品設計參考外,亦可作為產品品質水準等級之應用,甚至轉換成早夭產品篩選技術,確保出貨產品的品質保證水準。

 

除影響因子外,抽樣樣本數(Sample Size)及信心水準(Confidence Level)也是壽命評估的考量因素,不同於進料與出貨檢驗採用AQL抽樣方式,可靠度實驗是以拒收水準LTPD (Lot Tolerance Percent Defective)為基礎,考量消費者的冒險率。

 

 

閎康科技以材料分析起家,並於2008年成立可靠度實驗室,廣邀業界經驗豐富之專業人員加入。迄今,服務對象自上游的元件設計、元件製造商、印刷電路板(PCB)、板級(Board Level)測試,至下游的系統產品可靠度驗證等,並包含了電測、環測、機械應力測試等。閎康可靠度實驗室為確保實驗品質與穩定性,均採用國際知名設備品牌,讓閎康客戶享有最穩定的測試機台與最佳測試環境。除不斷充實實驗室的服務廣度外,亦於上海成立可靠度測試實驗室以滿足中國地區的客戶需求,更建置了整合技術服務(Total Solution)專責人員,負責外部教育訓練、實驗設計與規劃等,提供客戶更方便的技術諮詢以及最全面的可靠度服務。

 

 


常見問題
Q1. Mechanical shock 可以做到幾G ?

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

Q2. 是否可以進行 cyclic bending ?

A. 可依客戶需求進行治具設計並執行Cyclic bending,但無同步應變規量測功能。

Q3. 可否進行三點與四點 bending ?

A. 可以執行(特別尺寸需製作治具)IPC 9702/IPC 9704 三點或四點Bending。

Q4. 動態量測方式有哪些呢 ?

A. 黏貼單軸或三軸應變規量測 或以 Event detector/Data Logger 進行量測。

Q5. 產品失效可以做什麼樣的 FA ?

A. 3D X-Ray 或 紅墨水試驗。

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