可靠性測試培訓講義

1、測測 試試2目 錄1、測試概述2、測試項目選擇與測試用例設計3、可測試性設計4、測試儀器選型和測試工裝設計5、測評過程的管理問題和規(guī)避方法6、測試參考標準7、總結(jié)31、測試概述定位準確機理清楚故障再現(xiàn)措施有效舉一反三測試用例設計儀器工裝，應力條件哪些應力可激發(fā)潛在問題4潛在失效點（1）1.面膜：按鍵粘連；按鍵不起作用或直接導通；按鍵互鎖功能不可靠；2.顯示屏：靜電打壞；顯示字庫不全或亂碼；亂碼；破裂；受到干擾時候顯示死機； 亮度不均勻；觸摸屏靈敏度失效；觸控板不可靠；3.數(shù)據(jù)接口：數(shù)據(jù)傳輸錯誤；數(shù)據(jù)傳速率高導致數(shù)據(jù)刷新慢；直接通訊可以但光電隔離不可以；4.接插件：松動；觸點氧化接觸不良；生產(chǎn)野

2、蠻導致失效；5.線纜：電纜斷線；傳輸距離；電瓶串聯(lián)線過流燒毀；6.電路板：芯片本身問題；變形導致虛焊或功能失效；焊點間距偽短路導致開關機；異常關機；接收信號失常；電源帶負載不正常；RohS焊接良品率；上電時序?qū)е码娫吹?；控制器異常reset；斷電上電沖擊電流；超聲清洗導致殘留液體；5潛在失效點（2）1. 振動噪聲：不抗摔；風扇長時間運行導致噪聲；磨損導致斷裂或噪聲；共振導致斷裂噪聲大；重心不穩(wěn)；2. 報警：防盜裝置異常報警3. 功能失常：發(fā)動機熄火；剎車不平衡；4. 環(huán)境適應性：防進液等級；濕熱環(huán)境下絕緣強度下降；高海拔引起的性能參數(shù)漂移或精度下降；電氣環(huán)境條件電壓；設備高溫防范方法；通風過

3、濾通道的設計和測試；水冷散熱冷卻劑引起的問題；5. 人機接口：操作者狀態(tài)；聽筒無聲；連接方法的標識；6潛在失效點（3）1. 測量精度：紋波導致精度問題；高溫導致參數(shù)漂移；濕熱漏電流增加精度下降；接地導致偏差；長距離通訊接地問題；2. 元器件燒毀：電解電容爆裂或干涸；繼電器粘連或不閉合或閉合電阻太大；MOSFET過熱或燒毀；鉭電容燒毀；不同廠家同指標性能不同；長時間存放充不滿；靜態(tài)電流過大導致電池供電能力不足；3. 安規(guī)或EMC超標：電源浪涌和EFT不過；ESD問題；設備相互干擾；接地不良問題；大功率設備的高頻噪聲；4. 機械斷裂或銹蝕：高速下機械應力導致斷裂；化學腐蝕鹽霧腐蝕；5. 軟件：內(nèi)存

4、泄露導致死機；跑飛；不兼容；開關端口過程會死機；外部存儲介質(zhì)讀寫數(shù)據(jù)異常；第三方軟件驅(qū)動兼容性差；7潛在問題1. 插拔過程導致虛焊2. 器件燒毀3. 參數(shù)長期工作漂移誤差大4. 1. 接插件不穩(wěn)定的接觸阻抗2. 打靜電死機3. 8應力與失效類型（應力與失效類型（1）9應力與失效類型（應力與失效類型（2）10應力與失效類型（應力與失效類型（3）11產(chǎn)品可靠性的兩大難點：如何具有資深的設計經(jīng)驗；如何在實驗室就能發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品的潛在隱患12階段測試目的特點測試要求研發(fā)發(fā)現(xiàn)設計缺陷擴大設計余量高應力短時間無故障中試 考察產(chǎn)品是否達到基本的可靠性水平中應力中長時間無明顯故障批量生產(chǎn)生產(chǎn)工藝的穩(wěn)定性 低應力短時

5、間器件老化、器件及工藝離散性測試有條件的允許故障發(fā)生鑒定鑒定產(chǎn)品的可靠性計算產(chǎn)品的MTBF低應力長時間無特別要求測試的階段目標131. 確定產(chǎn)品耐環(huán)境應力的工作極限和破壞極限，為設計提供依據(jù)。2. 尋找系統(tǒng)性缺陷，研制與生產(chǎn)初期，由于設計及有關文件規(guī)范存在問題而造成的缺陷，如選材不當，對環(huán)境應力或工作應力的考慮與現(xiàn)實不符等引起的隱患，用環(huán)境應力極值最大限度地將設計缺陷激發(fā)出來。3. 驗證糾正措施的有效性。4. 驗證產(chǎn)品環(huán)境適應性，為產(chǎn)品能否定型提供決策依據(jù)。5. 驗證生產(chǎn)設備、制造工藝對產(chǎn)品環(huán)境適應性的保證程度。6. 剔除殘余缺陷，產(chǎn)品的研制、生產(chǎn)、裝卸、運輸、貯存和安裝過程中，經(jīng)常存在著一些

6、造成產(chǎn)品隱患的偶然因素，導致結(jié)構(gòu)、零組件損傷，這些因素造成的缺陷通常稱為殘余缺陷。對于這種缺陷，用環(huán)境應力篩選或老煉方式剔除。各階段的測試任務14批量測試與單臺測試的區(qū)別152、測試項目選擇與測試用例設計2.1、工程計算評估2.2、設計規(guī)范審查2.3、模擬試驗2.4、電子仿真2.5、軟件測試162.1、工程計算審查降額審查結(jié)溫審查容差分析審查171. 降額的等級是否一致？2. 降額的幅度是否基于穩(wěn)態(tài)參數(shù)+干擾參數(shù)的組合應力？3. 同功能器件，在用不同工藝、不同廠家的器件互換時，降額是否隨之變動？4. 降額是否考慮了負載的變化？5. 芯數(shù)不同導線的降額電流是否有差別？降額審查GJB / Z 35

7、-1993元器件降額準則18結(jié)溫審查熱設計基礎：1. 熱阻2. 熱功率密度3. 熱流密度1920容差分析審查過渡過程瞬態(tài)參數(shù)審查放大器件保護器件調(diào)節(jié)器件212.2、設計規(guī)范審查FMEA、FTA應用地線圖檢查器件失效機理審查運行環(huán)境審查22FMEA / FTAFMEA示例文件.doc操作者觸電采取措施前采取措施后.原因及輔因SWRID相應措施SWRC1 用戶網(wǎng)電源未可靠保護接地35NAKM1說明書上對供電電源作出明確要求M2 儀器后面板加等電位段子，使用前檢查是否有良好接地，如是，則該端子懸空，如否，則接一地線在等電位端子上，另一端可靠保護接地M3在機器外殼的標簽上作明確說明，避免使用者不認真閱

8、讀說明書或說明書丟失的情況下操作機器32AKC2 重復接地25NAKM3在機器外殼的標簽上作明確說明23AKC4 機器內(nèi)部220V交流電焊點不牢，使內(nèi)部金屬襯架帶電33NAKM4機殼內(nèi)交流電接觸點全部采用焊接，且加裝熱縮套管23地線圖檢查1. 地的四種類型2. 單點串聯(lián)接地、單點并聯(lián)接地、多點接地的問題點；3. 高頻接地與安規(guī)接地的差別4. 交流接地與直流接地的差別5. GND-GND的七種互聯(lián)連接方式6. 用戶現(xiàn)場地對設備工作狀態(tài)的影響24器件失效機理審查1. 電解電容的失效機理2. 瓷片電容的失效機理3. MOSFET的失效機理4. IC的失效機理5. 繼電器的失效機理6. 接插件的失效機

9、理7. EMC器件的失效機理 25運行環(huán)境審查1. 溫度2. 濕度3. 振動4. 氣壓5. 鹽霧6. 電源7. 電磁環(huán)境（EMI / EMS）8. 配套設備9. 時間10.力學（拉伸、扭矩）11.速度及其帶來的環(huán)境條件變化12.操作者水平13.整機環(huán)境和器件環(huán)境的差別262.3、模擬試驗測試用例設計步驟和方法：1. 確定應力條件、故障模式、失效機理2. 制定測試內(nèi)容（esp. 組合應力）3. 測試用例設計4. 測試實施5. 結(jié)果分析27影 響 要 素相關設備環(huán)境設備自身人28功 能 實 現(xiàn) 要 素 拆 分貯運輸入運行輸出雨雪天、高低溫、運輸啟動、轉(zhuǎn)向、加油、剎車啟動、轉(zhuǎn)向、加油、剎車啟動、轉(zhuǎn)向

10、、加油、剎車汽車示例29測 試 方 向二維：貯運、輸入及輸出、及運行，及相互之間的影響三維：安全、可靠、易用與功能之間相互關系的平衡一維：人、機、環(huán)境、其他機器，及其相互之間的影響30方法應用調(diào)查工具產(chǎn)品設計應用調(diào)查表.xls系統(tǒng)的、全面的、組合的如何轉(zhuǎn)化為具體可操作內(nèi)容？31產(chǎn)品測試的立體網(wǎng)狀圖輸 入運 行輸 出貯 運安全可靠易用功能人機環(huán)境其他設備32典型測試點功能和性能：1. 外觀尺寸檢視1. 部件級黑盒、白盒測試2. 集成測試(接口測試)3. 規(guī)格/標準驗證4. 附件可用性驗證5. 現(xiàn)場應用模擬測試標識和文檔：1. 標準符合性檢查1. 實際操作檢查2. 文字校對安全（整機安全、人員安全

11、、部件安全、配套安全）1. 部件級安全測試2. 系統(tǒng)整機級安全測試3. 外部安規(guī)認證EMC1. SI仿真與測試2. PCB與結(jié)構(gòu)EMC仿真3. 板卡級EMC測試4. 系統(tǒng)/整機級EMC測試、認證測試33典型測試點環(huán)境與可靠性：1. 部件級環(huán)境適應性試驗2. 部件級可靠性加速壽命試驗3. 系統(tǒng)/整機級環(huán)境適應性試驗4. 系統(tǒng)/整機級可靠性加速壽命試驗34測試用例編制提綱Title1標準檢查表依據(jù)標準，確定基本安全測試用例2風險分析報告參考標準，確定異常危害處境下安全測試用例3環(huán)境測試用例以環(huán)境條件的變化+設備輸入的變化組合出環(huán)境測試用例4單一故障原則以設備部件、器件、附件故障、異常為假設條件，編

12、制可靠性測試用例；安全、可靠性 測試，優(yōu)先考慮5功能測試組合功能，量值組合、變換輸入（包括指令輸入），編制功能組合測試用例，包括軟件測試6人機工效測試用例綜合人、機、環(huán)境等要素，相互組合篩選形成測試用例35測試用例（1）環(huán)境測試用例1、結(jié)合”產(chǎn)品設計應用 調(diào)查表”，篩選可能應用 環(huán)境變化范圍4、電磁兼容測試：YY 05053、參考標準：GB147102、輸入、運行變化、輸出，測試各種組合，包括正常狀態(tài)和最不利組合環(huán)境測試用例36溫度測試： 以標準要求、用戶環(huán)境條件、部件失效機理條件為基礎設定應力。1. 工作范圍溫度2. 器件溫度設備環(huán)境溫度3. 溫度變化率37熱測試電子設備的主要失效形式是熱失

13、效熱密度日益增大38熱測試項目：器件和設備自身溫度溫升風速風壓熱阻39 接觸法：準確傳感器直接同被測目標接觸缺點：破壞溫度場 非接觸法：不破壞溫度場紅外熱像技術(shù)缺點：受遮擋，受輻射率影響40熱電阻測溫原理：電阻值隨溫度的變化而變化 類型：銅電阻、鉑熱電阻、鎳熱電阻和熱敏電阻等 特點：測量精度高，性能穩(wěn)定，靈敏度高41熱電偶測溫原理：熱電效應 類型：Fe, Cu/NiNi/Cr, Ni/Al 特點：測量方便，精度不高ABTU42紅外測溫儀： 誤差大：依靠測試輻射率 操作性：方便 適用場合：最高溫度點43注意事項：1. 熱源為半導體功率三極管、整流二極管、可控硅等；2. 絕緣細線懸掛，空間不小于3

14、50*350*3500mm，風速0.1m/s；3. 三路熱電偶熱端分別放置于器件殼、對應散熱器殼、空氣中，冷端放置在冰水混合物中。4. 熱電偶埋置處引出線需緊貼熱體表面走3-5mm，防止導線熱傳導引起的測量誤差。44熱的來源：電能熱能光能、化學能、電磁能 周圍環(huán)境 摩擦（軸，大氣）4525度下/無T標記的開關55被彎曲的導線 60最高溫度條件下/繞組及鐵芯 B級材料 130電池參考電池規(guī)格不提供熱量的設備的應用部分，其表面溫度不應超過41度。46熱測試注意事項： 樣機符合測試要求 測試對象：高功耗器件，敏感部件， 安全部件，表面最高溫度 測試要求 最高溫度點，緊密貼牢傳感器 合理走線，盡量不造

15、成破壞測試點1/347濕度測試： 標準要求、用戶環(huán)境、失效機理來設定應力。濕度時間重點側(cè)是絕緣強度、導電性、材料變性48震動沖擊： 標準符合性測試、應用環(huán)境條件、運輸環(huán)境條件隨機掃頻激發(fā)失效機理對在震動場合應用的設備做現(xiàn)場模擬試驗標準符合性測試49測試用例（2）影響安全性特征的問題：用途用戶材料能量物質(zhì)交換污染環(huán)境影響測量分析處理配合使用能量物質(zhì)輸出環(huán)境敏感耗材、附件維護、標校軟件使用壽命處理培訓特殊工藝交互接口、信息移動方式參考標準：YY 0316 附錄A：A2.1A2.2850YY 0316 附錄E：可能危害及其形成因素舉例能量危害生物危害器械相關危害能量物質(zhì)輸出危害環(huán)境危害人、機相互危害

16、功能失效危害51電氣安全檢查和測試規(guī)范.xls52測試用例（3）1、假設某一器件損壞、某一輸入異常、人為錯誤、環(huán)境異?？赡埽?、極端組合： 最大負載； 最不利配置： 最不利環(huán)境； 其他最不利因素；3、有罪推論： 測試設備全部部件、器件，不可能、不必要； 轉(zhuǎn)換測試思路，通過評估替代測試； 轉(zhuǎn)移部件級測試工作量到研發(fā)環(huán)節(jié)，減少系統(tǒng)測試工作量最不利組合單一故障原則53單一故障示例地線斷開、LN互換、電壓超標、電流沖擊、初級絕緣擊穿電源板、控制電路、電磁閥、運動部件磨損、密封失效、傳感器故障功率負載過載、運動部件卡死、電機過載外殼損壞、墜落、振動1.輸入異常 2.器件異常 3.負載異常 4.機械損壞5

17、4測試用例（4）極端組合示例輸入+輸出電源低壓接高負荷，電源高壓接低負載; 低氣壓高負荷，高氣壓低負荷；極端組合示例環(huán)境+輸入+輸出高溫環(huán)境+高電壓， 低溫環(huán)境+低電壓；低氣壓、低電壓接高負荷；加速試驗、高加速試驗55測試用例（5）加速試驗： 加速試驗、拷機測試：壽命試驗；應力： 熱、應力、化學、高溫工作、振動、鹽霧；測試項目： 溫濕度、振動、疲勞測試；高加速壽命試驗： 損傷性測試，發(fā)現(xiàn)薄弱環(huán)節(jié)；基本思想： 應力逐步提高，損傷性測試，提高可靠性；測試項目： 溫濕度、振動、 電壓、電流；56測試用例（6）人機工效測試用例：產(chǎn)品設計應用調(diào)查表細化、拆分、拓展、組合測試示例表仍然只是索引，進一步細化

18、、拆分、拓展；工作熱情、悟性、觸類旁通、敏感性召回事例：本田汽車、松下冰箱、周林頻譜儀57測試用例（7）功能測試用例：驗證所有功能全面覆蓋全面覆蓋功能組合功能組合可預知功能組合狀態(tài)組合狀態(tài)組合極限組合極限組合各種極限量值的輸出輸出量值、精度、監(jiān)測功能、報警驗證軟件BUG58軟件功能測試：功能缺陷邏輯互鎖軟件BUG報 警59測試用例（8）產(chǎn)品可靠性是靠建立一致性實現(xiàn)的；所以測試也要測試也應關注到產(chǎn)品環(huán)節(jié)的各個方面測試對生產(chǎn)、質(zhì)檢的關注？看什么風險的引入機電產(chǎn)品生產(chǎn)過程典型示例：靜電的引入電路板篩選、組裝、整機拷機；濕度器件質(zhì)量的變化供應商變化所帶來的隱性風險；產(chǎn)品實現(xiàn)過程的環(huán)境條件測試6061可

19、靠性鑒定試驗測試用例（9）GB5080.7-86設備可靠性試驗恒定失效率假設下的失效率與平均無故障時間的驗證試驗方案62批次檢驗抽檢數(shù)量63失效分析試驗：IV端口阻抗特性曲線測試測試用例（10）642.4、電子仿真ICEPAK熱仿真信號完整性仿真EMC結(jié)構(gòu)仿真653、可測試性設計可測試性的目的可測試性在產(chǎn)品設計中的比例可維修性考慮可測試性設計規(guī)范要求664、測試儀器選型和測試工裝設計4.1、常用測試儀器4.2、常用測試工裝4.3、常用失效分析儀器674.1、常用儀器工裝1. 安規(guī)（電擊防護）：接地阻抗、漏電流、耐壓測試儀2. 安規(guī)（機械部分）：傾斜實驗臺、移動階梯試驗臺、沖擊錘等3. 環(huán)境：高

20、低溫試驗箱（室）、溫度沖擊箱、鹽霧試驗箱4. EMC：屏蔽室、靜電槍、電波暗室、浪涌發(fā)生器5. 電路：示波器、頻譜儀、交直流可編程電源、電子負載6. 疲勞：電機、PLC、時間繼電器、氣缸+電磁閥7. 氣源、壓力表、流量計68醫(yī)療電氣，必備儀器；萬用表、搖表；卡尺；安規(guī)（電擊防護）69環(huán)境試驗室（箱）； 高溫加熱器+溫控器； 低溫冬天室外、冰箱（冰柜）、液氧 二氧化碳、液氮； 鹽霧試驗鹽霧試驗箱、霧化器；環(huán)境測試設備70鹽霧試驗工裝71低氣壓：低氣壓試驗箱密封倉+真空泵+負壓表72振動、碰撞試驗臺； 電磁振動臺 運輸試驗 跌落機 械73靜電槍暗室EMC74屏蔽室浪涌發(fā)生器75手機手臺燈管+鎮(zhèn)流器

21、頻譜儀+近場探頭電刀焊機+電機764.2、測試工裝鹽霧EFT輻射抗擾摩擦彈簧氣源壓力774.3、失效分析儀器一般工具： 剪刀、鑷子、尖口鉗子、偏口鉗子、老虎鉗子、錘子、砂紙、金剛 銼、壁紙刀、刻度尺、游標卡尺、電子稱、拉力計、電鉆、手鋸焊接工具： 普通抗靜電烙鐵、溫控烙鐵、吸錫器、熱風槍ESD器材： 防靜電復合橡膠席、防靜電腕帶、器件吸盤外觀檢查： 放大鏡（40倍） 、光學顯微鏡測試設備： 萬用表、示波器、電橋、溫度計、晶體管測試儀、靜電槍、 鉗式電流計、器件烘烤箱、溫度箱、濕度箱、調(diào)壓器其 他： X-RAY分析儀、晶體管分析儀、金相分析儀、掃描電鏡、交直流電 源、電動切割機、電動研磨機、C-

22、SAM（超聲掃描顯微鏡）785、測評過程的管理問題和規(guī)避方法路線確定了之后，干部是唯一決定的因素。791. 重研發(fā)、輕測試，地位低、無話語權(quán)2. 資源不足，包括測試條件、人員、時間3. 測試樣品少，難以發(fā)現(xiàn)偶發(fā)性問題4. 產(chǎn)品、技術(shù)了解不深入測評管理問題801、轉(zhuǎn)變觀念，“測試”為“測評”，樹立評價理念；2、樹立系統(tǒng)性、全方位測試思想，以全勝專，掌握話語權(quán)； 設計輸入、輸出結(jié)果，進出兩大武器，系統(tǒng)級、誰可小視？2、測試過程詳細記錄，重證據(jù)，有標準，占據(jù)法理； 引用標準、記錄結(jié)果、展示證據(jù)，以理服人；3、臥薪嘗膽，厚積薄發(fā)； 不斷積累、深入調(diào)查；4、另謀高就；解決方案815、關注主要方向，放棄次要內(nèi)容； 優(yōu)先關注安全、可靠性； 關鍵功能、關鍵器件，90%精力放在10%的問題上；6、合理利用資源，轉(zhuǎn)變測試思路、找證據(jù)、做評估，少測試； 器件證書+指標分析+一般驗證；7、從客服、生產(chǎn)、質(zhì)檢加強聯(lián)系，了解薄弱環(huán)節(jié)，針對性入手； 樣品量大、問題多，目標明確； 人員引入、輪崗；直接實踐；8、轉(zhuǎn)劣勢為優(yōu)勢，沖擊可用性問題； 你不會先入為主，更有代表性；826、測試參考標準測試標準清單.xls83環(huán)境試驗風險管理機械安全電磁兼容GB 14710GJB 150 IEC 60601-1：2005、GB 9706.1-2007IEC 60601-1-2YY 05050