可靠性测试

气候类环境测试

温湿度测试

温度与湿度试验(Temp./Humidity - Damp Heat Test)

在自然气候中,温度( Temperature )与湿度( Humidity )是无法分离的环境条件,而此环境条件往往随地理位置不同而出现气候条件不同,台湾属海岛型气候,终年湿度偏高,但大陆型气候则日夜变化极大,根据IEC60721之气候调查得知,无论地理位置如何不同,在温度与湿度环境上均存在着四种组合状态:包括高温/低湿(High Temp./Low Humidity)、高温/高湿(High Temp./High Humidity)、低温/高湿(low Temp./High Humidity)与低温/低湿(Low Temp./Low Humidity),在IEC60721与ETSI 300 019欧洲通讯设备环境试验规范中均有明确之温湿度气候图使用建议与其等级区分。

在实务运用上为避免混淆与易于辨识造成产品真正失效原因,各国际大厂通常会将干燥高温试验(Dry heat)、低温试验(Cold)、温湿度稳态试验(Constant Temp./Humidity)和温湿度循环试验(Humidity Cycles)各别分开进行测试验证。

对塑性材料、PCB 、PCBA多孔性材料或成品等而言,各种不同材料对温度与湿气有不同形态之物理反应,温度所产生效应多为塑性变形或产品过温(Over Heat)或低温启动不良(Cold start)等等,多孔性材料在湿度环境下会应毛细孔效应(Breathing Effect)而出现表面湿气吸附, 渗入、凝结等情形,在低湿环境中会因静电荷累积效应诱发产品出现失效。因此不同温湿度条件将造成不同失效模式,在过去历史经验中温湿度试验对发现大多数之制品/材料潜在缺陷(Potential Defects)大有帮助,特别在无铅制程转换后之PCB or PCBA Dendrite Effect验证更具功效 。

除了户外型品必须执行结露试验(Condensation test)外,通常对室内使用产品在湿度试验过程中应避免水气凝结(Condensation)情形出现,因水气凝结易造成产品线路出现短路现象而造成失效。

常见湿度效应包括物理强度的丧失、化学性能的改变、绝缘材料性能的退化、电性短路、金属材料氧化腐蚀、塑性的丧失、加速化学反应、电子组件的退化等现象。

温度与湿度试验(Temp./Humidity - Damp Heat Test)

在自然气候中,温度( Temperature )与湿度( Humidity )是无法分离的环境条件,而此环境条件往往随地理位置不同而出现气候条件不同,台湾属海岛型气候,终年湿度偏高,但大陆型气候则日夜变化极大,根据IEC60721之气候调查得知,无论地理位置如何不同,在温度与湿度环境上均存在着四种组合状态:包括高温/低湿(High Temp./Low Humidity)、高温/高湿(High Temp./High Humidity)、低温/高湿(low Temp./High Humidity)与低温/低湿(Low Temp./Low Humidity),在IEC60721与ETSI 300 019欧洲通讯设备环境试验规范中均有明确之温湿度气候图使用建议与其等级区分。

在实务运用上为避免混淆与易于辨识造成产品真正失效原因,各国际大厂通常会将干燥高温试验(Dry heat)、低温试验(Cold)、温湿度稳态试验(Constant Temp./Humidity)和温湿度循环试验(Humidity Cycles)各别分开进行测试验证。

对塑性材料、PCB 、PCBA多孔性材料或成品等而言,各种不同材料对温度与湿气有不同形态之物理反应,温度所产生效应多为塑性变形或产品过温(Over Heat)或低温启动不良(Cold start)等等,多孔性材料在湿度环境下会应毛细孔效应(Breathing Effect)而出现表面湿气吸附, 渗入、凝结等情形,在低湿环境中会因静电荷累积效应诱发产品出现失效。因此不同温湿度条件将造成不同失效模式,在过去历史经验中温湿度试验对发现大多数之制品/材料潜在缺陷(Potential Defects)大有帮助,特别在无铅制程转换后之PCB or PCBA Dendrite Effect验证更具功效 。

除了户外型品必须执行结露试验(Condensation test)外,通常对室内使用产品在湿度试验过程中应避免水气凝结(Condensation)情形出现,因水气凝结易造成产品线路出现短路现象而造成失效。

常见湿度效应包括物理强度的丧失、化学性能的改变、绝缘材料性能的退化、电性短路、金属材料氧化腐蚀、塑性的丧失、加速化学反应、电子组件的退化等现象。

高温低湿测试

干燥高温试验(Dry Heat Test)

大多数地区年平均温度通常介于 0℃ ~ +40℃之间,而在夏天时高温常介于+30℃ ~ +49℃之间,经常出现之平均高温为+43℃,此为环境温度(空气温度),但是对于日晒热辐射效应(Thermal radiation)将增加+17℃ ~ +33℃之间,热辐射效应随试件表面颜色与地面热反射条件而有所不同,对于长期使用于户外之产品须慎选产品表面涂装颜色亦可降低辐射热效应。

对于消费性电子环境试验温度通常介于+35℃~+45℃之间,网通类产品与工业用产品因使用寿命考虑通常藉于+45℃~+55℃之间,若属长期户外使用之产品则建议其耐环境温度至少应大于+70℃才能有良好的可靠度,车用电子则视其安装条件而有所不同。

为能正确观察与验证产品在高温环境下之热效应,同时避免因湿度效应影响试验结果,国际电工委员会(International Electrotechnical Commission-简称IEC)要求执行干燥高温试验时(Dry heat test),温度柜内之绝对湿度(Absolute Humidity)不可超过20g/m3 ,同时对于试验前处理、试验后处理、升温速度、温度柜负载条件、被测物与温度柜体积比等均有予以规范。

高温试验应用

在应用上通常区分为储存高温试验(High Temperature Storage Test)与操作高温试验(High Temperature Operating Test),在储存高温试验建议采用常温/高温循环方式进行试验,操作高温试验则通常采用稳态高温方式进行,美国军方规范对高温应用简述如后:

  • 仿真产品真实生命周期环境
  • 在环境试验中干燥高温试验通常先执行
  • 串连性试验:震动→冲击→高温→高空减压,此手法通常运用于产品设计评估阶段

常见高温效应

  • 不同材料膨胀系数造成零件损坏/卡死
  • 散热不良造成零件过热电气失效
  • 皮带松弛,加速老化及颜色退化,变黄
  • 塑性软化、效能降低、特性改变、潜度破坏、氧化等现象。

低温试验

大多数地区年平均温度通常介于 0℃ ~ +40℃之间,一般冬天时低温常介于-32℃ ~ -46℃之间,-51℃出现机率则小于20%。

对于消费性电子环境试验温度通常介于+5℃~ -5℃之间,网通类产品与工业用产品因使用寿命考虑通常藉于-5℃~-20℃之间,若属长期户外使用之产品(如LED路灯)则建议其耐低温环境温度至少应-30℃ or-40℃才能有足够的可靠度水平。

为能正确观察与验证产品在低温环境下之冷效应,国际电工委员会(International Electrotechnical Commission-简称IEC)对于试验前处理、试验后处理、升温速度、温度稳定定义、温度柜负载条件、被测物与温度柜体积比等均有予以规范。

低温试验之应用

在应用上通常区分为储存低温试验(Low Temperature Storage Test)与操作低温试验(Low Temperature Operating Test),进行操作低温试验时强烈建议须执行低温启动试验(Cold start test),因在实务经验中多数产品均存在着在低温下出现电源无法启动现象。若能在执行低温试验时伴随着产品最低工作电压一并进行则更佳。

步入式温湿度测试

大型温湿度试验(Walk-in chamber)

针对大型电子产品、大型包装物(如栈板)、大量样品之寿命试验(MTBF)之实测,皆须要采用大型试验柜以满足空间需求。

温度/高空测试(减气压)

温度/高空(低压)复合试验主要目的为模拟无压力控制下航空运输环境、航空电子、产品有高压、马达或气密性考虑以及产品使用安装在高纬度国家地区等环境。在实务经验上由于在减气压(Low Air Pressure)环境下空气流动缓慢使得产品出现热应力集中使局部温度升高造成功能失效属最常见现象,马达运转不稳定与高压组件出现Arcing/ Corona亦为常见现象。

为能正确观察与验证产品在温度/高空复合环境下效应,国际电工委员会(International Electrotechnical Commission-简称IEC)对于试验前处理、试验后处理、温度与气压变化均有予以规范。例如在低压下温度传递不易,因此进行气压变化前须先执行温度变化并使产品温度完全抵达试验温度条件时才进行压力变化等。

在试验应用上通常区分为运输试验(Transportation Environment)与操作试环境试验(Operating Environment Test),运输环境通常以低温伴随减气压作为验证条件,操作环境则以高/低温伴随减气压作为验证条件。上述方式除了仿真产品真实生命周期环境外,对于动态性试验(如Vibration, Shock)会增加或诱发机构应力而造成产品在减气压下的失效,因此在产品设计评估阶段上亦可先执行动态性试验(Dynamic Test)后再执行高空试验。

温度/气压常见效应

热效应/局部过热造成材料变形或电气失效、液体/气体外泄、气密失效、密封容器变形/破裂、马达/引擎运转不稳定、Arcing/ Corona等。

盐雾腐蚀试验

盐雾试验通常用来验证材料表面镀层(Coating Quality)质量以及仿真产品应用于海岛型国家或安装使用于船舰上之装备。根据美国军方规范在盐雾(Salt spray)试验上之应用说明:

  • 盐雾试验通常系针对试件Quality of Protective coatings进行评估。
  • 此种试验不能取代湿度与霉菌生长效应,通常亦不用来评估全系统之试件。
  • 盐雾试验通常于气候类试验后实施,对涂装缺陷发现率效果更明显。

就IEC与MIL试验条件来看,除了MIL STD所使用盐的纯度上有微差异外,测试温度与盐水比重上几乎是完全相同。就实务经验上采用湿度与盐雾交互循环试验方式,比固定温度与盐雾试验方式更容易观察出镀层之缺陷与较易验证镀层之质量。

纤维粉尘测试

在居家环境中充满着纤维尘,此纤维尘大都由地毯、衣物、棉絮、棉沙发等纤维混合着空气中之粉尘所组成。此种纤维尘与传统砂尘或现有国际规范不同,当产品在使用时,纤维尘即经由散热风扇吸入空气过程中将纤维尘一并吸入产品内部,当散热片(Heat sink)上堆积了许多纤维尘就会使产品内部或零件温度升高而造成功能异常与失效 (见图A)。

经由实际试验发现,对于设计不良之产品执行纤维尘试验(Fibrous Dust Test)两小时后,CPU即开始出现降频现象,经过四小时出现功能断续现象,经过六小时即出现功能失效现象(见图B)。

德凯宜特于2007年建立纤维落尘试验至今以提供多家公司进行纤维尘验证服务,欢迎进一步洽询。

动力环境试验

震动试验(Vibration Test)

震动试验是仿真产品在运输、安装及使用环境中所遭遇到的各种振动环境影响,藉此试验来评估产品在不同震动环境下之耐震动能力,对于车用电子产品之耐震动能力更为重要。

震动模式

  • 正弦震动通常以仿真海运震动环境、产品安装于船舰使用以及产品开发阶段了解机械结构之共振频率特性(Resonance Search)与共振放大情形并执行并执行共振点驻留(Resonance Dwell) 验证为主。
  • 随机震动通常以产品整体性结构耐震强度评估与包装状态下之运送环境模拟为主。

对于车载电子部品与军用产品亦有使用正弦震动 / 随机震动(SOR)

在试验规范应用上美系客户大都采用ASTM、ISTA或MIL STD等为验证方法,日本及欧洲客户则习惯以EN、IEC、ETSI、JIS等为验证方法。对于质量轻且小的IC零组件则以MIL STD为主要规范。

对于车用电子产品其耐振动能力要求相对于消费性电子产品来说则高许多,各车厂除了自订相关验证标准外,共通性规范则包括了SAE、JASO、IEC以及ISO等均有订定建议规格与验证方法。车用主被动零件则大都根据AEC作为验证标准。

德凯宜特可靠度实验室从IC零组件到500kg大型产品均建置了完整试验能力以满足不同规范需求。

机械冲击测试

消费性产品在生命周期中通有在两种情况下会遭受到冲击,一种为运输过程中因为车辆行走于颠坡道路产生碰撞(Bump)与跳动(Loose Cargo)或因人员搬运时掉落(Drop)地面所产生之撞击,对于手持型产品(如手机,PDA等)在未受缓冲保护所遭受到之掉落冲击对产品危害更大。对于安装于车辆上之电子产品更因车辆环境较一般商用产品环境恶劣,尤其是若产品安装于轮胎、车门或后行李箱位置等其结构耐冲击要求更高,因此,产品于设计阶段利用冲击破裂强度试验手法可快速验证结构强度水平以及判断是否有适当之包装缓冲设计为设计验证中重要项目之一。

国际电工委员会(International Electrotechnical Commission,简称IEC)针对产品在生命周期中遭受冲击应力机率较低之系统/模块类产品提供基本耐冲击试验条件如表一。此项试验过去大都采用半正弦波(Half-sine wave)作为冲击时的波形,近几年大都改为方型波(Square wave)为主。试验时以产品未包装为主,冲击时采三轴(六面),每面冲击三次委主要规格,试验样品数建议至少三件须通过试验所指定之冲击条件。

同时,针对产品在生命周期中遭受耐连续碰撞机率较高之系统/模块类产品提供之碰撞(Bump)基本验条件,如表二.碰撞试验之应用通常分为产品包装状态与非包装状态两种,特别是有关汽车电子产品大都根据碰撞试验条件验证质量,执行碰撞试验时通常采三轴(六面),每面碰撞次数依据规格严厉度而有所不同(见表二)。

对于车用电子则依产品安装位置不同而有不同碰撞严厉度,各大车厂对于安装在高碰撞位置之验证要求有些高达50,000次或100,000次不等。表二为USO-16750针对车用电子所作之耐冲击(Shock)与耐碰撞(Bump)所作之建议如表二。

碰撞试验

碰撞试验之目的在于检查产件于运输或使用过程中遭受重复性冲击所累积应力承受能力。通常会议产品包装或是未包装形式进行碰撞试验,此试验为引起重复颠簸及剧烈的晃动或碰撞,并依距离、道路状态、车辆、拖车等运输之型式而以不同周期出现并具复杂与随机性质。

碰撞测试方法:执行测试之轴及方向必须尽可能代表产品在运输过程中或是在操作中受到颠簸之轴及方向,IEC建议以互相垂直方向做为测试方向参考,执行碰撞试验时通常采三轴(六面),每面碰撞次数依据规格严厉度而有所不同,IEC建议如表一,每秒碰撞次数以1~3次为主。

弹跳试验

本试验之主要目的在仿真产品在松散装载于车辆上所产生的跳动环境,通常以上下跳动为主要测试轴向,对于包装较小的产品亦会执行不同包装方向之跳动试验。

落下试验

落下试验之目的通常为模拟两种落下情况,一种为产品在运输过程中因装载或搬运不慎造成掉落地面所遭受之撞击,此种掉落环境通常产品为包装状态(Package),另一种环境系针对手持型产品(Hand Held Product)在未包装保护状态下因使用不当而使产品掉落地面产生撞击。

通常掉落高度大都根据产品重量以及可能掉落机率(drop probability)做为参考基准,但对于不同国际规范即使产品在相同重量下但掉落高度亦不尽相同,对于手持型产品(如手机、MP3等)大多数掉落高度大都介于100cm ~ 150cm不等,IEC对于≦2kg之手持型产品建议应满足100cm之掉落高度不可损坏,MIL则建议掉落高度为122cm,Intel对手持型产品(如手机)进行之调查则建议落下高度为150cm。

至于包装运输之掉落机率,美国于1979年即针对落下机率与产品重量之间关系进行调查发现:

  • 多数产品遭受由较低的高度掉落次数相当多,相对的由较高的高度掉落次数较少。
  • 集体式包装较单一包装掉落次数与机率较少。
  • 多数包装遭受dropped大都是在底部面,同时调查也发现在运送过程中底部遭受掉落碰撞机率几乎为总掉落机率与次数的50%以上,因此在包装设计上底部之缓冲保护为重要考虑因素。

由以上说明可得知在落下设计的理论上大都以产品可能发生的掉落机率来选择设计的高度(见figure 2),根据美国所调查之包装掉落机率来看,若我们期望以产品1%之损坏机率作为产品设计依据,根据调查数据须选择的设计落下高度约为81cm(32inch),当然,若我们很乐于接受4%的损坏率,那么设计的落下高度就可降为50cm(20inch)。换句话说,若我们强烈的要求损坏机率要小于1%的话,产品包装设计的落下高度则变为106cm(42inch),此种评估的方式就是要在产品损坏成本与运输成本之间找到最佳平衡点。

地震测试

全球各地都会因地球板块间的运动而产生震动,当震动传至地表时,其剧烈的摇晃往往会造成许多物品及建筑物的损坏。为使产品在遭遇地震时,确定功能仍可正常使用,且设备结构损坏可以降到最低,可利用此项试验,找出产品于地震时会发生之问题,并设法找出改善方法。尤其是网通类之产品,若因地震发生造成通讯中断,势必会对使用者造成很大的影响。

试验方式

依地震带及其强度可区分四级,而台湾常用之芮氏地震一共分为八级(地震带四级,相当于芮氏八级地震)。利用震动机来模拟其地震强度,而待测物需依其实际使用之安装方式加以固定于平台,且试验过程中,功能必需开启,才可知道是否会因震动造成中断或其它问题。由于地震非单一轴向之震动,所以试验必需分别做水平震动及重直震动。于试验完成后除功能需必确认是否有异常外,产品机构也必须确认是否有变形或损坏。

试验参考规范:GR-63-core、IEC 721-2-6

纸箱压缩试验

运输堆栈压缩试验其目的系评估包装物品在仓储或运输期间纸箱耐堆栈与承受重量之能力。

压缩试验种类

  • 静态压缩(Static compression Test)

仿真仓储装箱堆栈时,在一定之时间内,承受固定之压力,观察外箱的变形量是否会影响内部产品的外观及电性。待测物于测试时,压力的大小,可参考下方公式求得。

Load=W*(H-h)/h*F
W:单一包装物的重量
H:堆栈的总高度
h:单一包装物的高度
F:Compensating Factor

  • 动态压缩(Continued Compression Test)

以渐进方式持续增加压缩力量并连续观察外包装之变形量是否超出规定之要求,藉以得知包材可承受之最大压力并记录此时的负载。

常用规范:ISTA, ASTM

户外环境试验

落尘/飞砂/雨淋/防水试验

消费性产品最常引用规范为IEC/EN 60529(Degrees of protection provided by enclosure),规范中明定产品保护等级与试验程序及方法,目前采用的国家也越来越多。主要在保护产品不会被外界的异物侵入、不会因水渗入而造成失效。对于可携带型、户外用以及汽车电子均有防尘与防水测试要求,在国际上不论是IEC、MIL或ETSI,以及SAE均有订出相对应之测试规范。

IEC/EN60529防尘分为7个等级(等级0 ~ 等级6),防水区分为9个等级(等级0 ~ 等级8)在试验应用上通常以IPXX作为等级区分,IP为International Protection 的缩写,国际上均以此做为保护等级辨识,第一个X所代表的意义为防尘等级,第二个X所代表的意义为防水等级。若产品标示为IP54,则表示产品防尘等级为5,防水等级为4。

防尘等级(e.g. IP5X-防尘等级5)

  • Level 0:完全无防尘保护。
  • Level 1:可保护避免直径大于50㎜之异物掉入设备内(直径50㎜圆球状测试棒不得完全掉入外壳内)。
  • Level 2:可保护避免直径大于12㎜之异物掉入设备内(直径12.5㎜圆球状测试棒不得完全掉入外壳内)。
  • Level 3:可保护避免直径大于2.5㎜之异物掉入设备内(直径2.5㎜测试棒不得整个掉入外壳内)。
  • Level 4:可保护避免直径大于1㎜之异物掉入设备内(直径1㎜测试棒不得整个掉入外壳内)。
  • Level 5:部分防尘(有部分防尘作用,但不得因落入之灰尘影响正常功能运作或降低产品安全性)。
  • Level 6:完全防尘(不得有灰尘掉入外壳内)。

防水等级(e.g. IPX4-防水等级4)

  • Level 0:完全无防水保护。
  • Level 1:模拟水气凝结并垂直滴下时之保护作用(水滴垂直滴入外壳内时,不得造成有害现象)。
  • Level 2:产品与水滴方向为倾斜15度范围内,水滴垂直滴下时保护作用(水滴垂直滴入外壳内时,将外壳对准垂直线两侧倾斜15 度范围内,水滴不得造成有害现象)。
  • Level 3:以60度摇摆臂喷洒水的状况下,能够发挥保护作用(若有水渗入,不得对产品之正常操作或安全性造成影响)。
  • Level 4:以180度摇摆臂喷洒水的状况下,能够发挥保护作用(若有水渗入,不得对产品之正常操作或安全性造成影响)。
  • Level 5:可在灌水状况下,发挥保护作用(对准外壳,就任意方向,以水喷灌之。若有水渗入,不得对产品之正常操作或安全性造成影响)。
  • Level 6:可在强力灌水状况下,发挥保护作用(对准外壳,就任意方向,以水强力灌之。若有水渗入,不得对产品之正常操作或安全性造成影响)。
  • Level 7:可在浸入水中状况下,发挥保护作用(依据指定的时间,将产品浸入水中。若有水渗入,不得对产品之正常操作或安全性造成影响)。
  • Level 8:可在连续浸入水中的状况下,发挥保护作用(依据产品制造商及用户间约定的时间,但不得小于Level 7所指定之时间。若有水渗入,不得对产品之正常操作或安全性造成影响)。

常用规范:IEC 60529、SAE J575

机台规格/ 极限:

  • 防尘测试
    IEC/EN 60529 IP5X to IP6X
    Inside dimension:95(W)*95(D)*90(H)/cm

  • 防水测试
    EN/IEC 60529 IPX1 ~ IPX5
    Inside dimension:40(W)*40(D)*40(H)/cm

日光照射试验(Solar Radiation)

地球上大多数地区年平均空气温度通常介于 0℃ ~ +40℃之间,而在夏天时高温常介于+30℃ ~ +49℃之间,经常出现之平均高温为+43℃,此为环境温度(空气温度),太阳辐射热效应(Heat Radiation Effect)将使产品表面温度增加+17℃ ~ +33℃之间,根据调查,过去20年来地球平均照度约为1120W/m2,近五年来由于温室效应与受到臭氧层破坏影响,地球平均照度约为1300W/m2,对于长期户外及半户外使用之产品影响更巨。

日光照射试验主要的目的就是要验证待测物在接受到日光照射时会不会因为「光」(Light)和「热」(Radiation Heat)的能量对其产生热应力集中以及材料裂化等,影响的范围包括待测物的电性功能是否正常,材料结构是否变形或损坏,为了验证待测测物表面材料经过日光长期曝晒后出现颜色退化,通常在试验前与试验后均以色彩分析仪(Color Analyzer)进行颜色变异程度量测(△E)。

德凯宜特采用全太阳光谱测试设备(True Sunlight),照射波长范围满足IEC、MIL、ETSI等各种国际规范,除可仿真温度与照设(Irradiation)强度外,亦可模拟雨水,阳光与湿度环境等多重户外环境应力。

紫外光照射试验(UV Radiation)
本试验采用紫外线荧光灯进行试验,其又细分为UVA(340nm)、UVB(313nm)等两种不同波长之灯管,可符合规范所订定之波长进行试验。试验目的主要应用在非金属材料受到紫外光照射后之变化,通常在试验前与试验后可使用色彩分析仪(Color Analyzer)进行颜色变异程度量测(△E)。

气体腐蚀试验

此项试验主要系针金/银材料、电子连结器(Connector)、FFC/FPC等耐气体腐蚀能力进行验证。当电子排线或连结器暴露于大气中受到微量氯或硫化气体影响使接合处表面出现腐蚀现象时,其讯号传输阻抗将上升,造成产品功能异常或出现失效,因此国际各大厂均以混合气体腐蚀性试验作为产品或电子连结器,FFC,FPC之验证方法,特别是镀金表面质量验证功效卓著,车用电子领域之应用则更为广泛。

腐蚀性气体试验判定方式通常以测试前、中、后导通阻抗作为判定基准,在实务上发现对于镀金质量不良之零组件在经过4~7天试验后其试验前后之导通阻抗变异会大到二、三十倍之多。若出现异常腐蚀现象时通常会使用能量分散X光谱仪(Energy-Dispersive X-ray - EDX)进行失效分析将可发现异常原因。

风速测试

人类的活动大多局限于地表附近,因此受到地表附近数百公尺高度内之大气流场的影响,此流场即称为大气边界层流。此外台湾北部与离岛地区全年受稳定东北季风影响,时间长达八个月,风力能源相当充沛,所以此地区之风力能源开发应具相当高之潜势;而一般研究风场现象可采用以下三种方法:(1)现场之实际量测;(2)流体力学之理论解析及数值模拟;(3)实验室内之风洞模拟实验。因为风洞实验的控制性佳、可重复性高,可用来模拟复杂的流况,故风洞实验仍为研究风场结构与风力工程不可或缺之方法。

本测试利用LWT46低速风洞进行,该风洞尺寸为2.765m(L)x1.824m(W)x1.122m(H)
本风洞风机之风速上限为70m/s


风速-风压对照表

设计验证实验

高加速寿命试验(Highly Accelerated Life Test-HALT/HASA/HASS)

加速应力试验源由(Accelerated Stress Test:简称AST/ALT),源起于1960年代美国因应太空计划对高可靠度的需求而被发展出来。随着科技高度发展及快速变化的市场需求,过去耗时的产品验证方式已逐渐无法应付如此快速变化的市场需求进而影响到产品于市场之竞争力,因此,如何快速且有效发现产品设计缺陷并于设计阶段加以修正为现今国内外各大厂之主要关键问题,亦即是HALT&HASS逐渐被重视的原因。

众所皆知,产品在设计阶段进行缺陷修正是极为容易的,在大量生产后进行缺陷修正则困难度相对提高。微利时代若产品在市场于保固期内出现缺陷则所花费成本与商誉损失将无法计算。因此1990年代后以美国为首的国际各大厂(包括hp、Dell、Cisco、Nortel、Tetronix、 Motorola等)均相继以HALT手法作为新产品开发阶段迅速找出产品设计及制造的缺陷同时改善缺陷已达降低保固期成本、增加产品可靠度并缩短产品上市时间。同时可利用HALT所发现之失效模式与相关资做为后续研发产品的重要依据。目前有航空电子、汽车及信息等高科技产业皆已投入HALT 领域之测试,并且已有相当成效。

高加速寿命试验( Highly Accelerated Life Testing –简称HALT)

高加速寿命试验系利用渐进提升应力方式施加于产品,施加应力种类包括六自由度振动、高低温、快速温度循环、复合式应力、电力开关循环、电压边际及频率边际测试等。

高加速应力稽核与筛选(HASA/HASS )

根据美国GE的统计调查,对于全新设计的产品在市场出现失效的比重分配发现因设计缺陷造成失效比例占33%,零件选用不当占34%,制程缺陷则占33%。Honeywell对于成熟的产品进行市场失效统计调查发现零件不良造成失效比例占60%,制程缺陷则占40%。因此控制量产时零件与生产制程变异才可有效控制RMA比例。

一般而言,当产品在市场出现失效时,通常已经数百或数千产品已经投入市场。因此,利用产品在设计阶段执行HALT的数据经由验证决定适当应力水平并转换为HASA/HASS手法导入量产质量控制。

HALT/HASS效益

  • 利用高加速环境应力可快速将产品潜在缺陷激发出来并于设计阶段加以修正
  • 作为产品量产时之高加速应力筛选(HASS)及高加速应力稽核(Highly Accelerated Stress Audit)规格制定之参考
  • 降低产品在市场之失效率及减少维修成本
  • 建立产品设计能力数据库,以作为研发依据并可缩短设计开发时间

破坏边际曲线试验(D.B.C)

消费性产品在生命周期中通常在两种情况下会遭受到冲击,一种为运输过程中因为车辆行走于颠坡道路产生碰撞(Bump)与跳动(Bounce)或因人员搬运时掉落地面所产生之撞击。对于手持型产品(如手机、PDA等)在未受缓冲保护所遭受到之掉落冲击对产品危害更大。对于安装于车辆上之电子产品更因车辆环境较一般商用产品环境恶劣,尤其是若产品安装于轮胎、车门或后行李箱位置等其结构耐冲击要求更高。因此,产品于设计阶段利用冲击破裂强度试验手法可快速验证结构强度水平以及判断是否有适当之包装缓冲设计为设计验证中重要项目之ㄧ。

破坏边际曲线试验通常使用以下两种冲击方式为主要应力:

临界速度冲击(ΔVc)

  • 主要是模拟最终使用者(End user)在产品未包装保护下因为使用不当或搬动等因素使产品遭受到撞击或掉落,因此其撞击脉冲时间较短(根据ASTM D3332建议脉冲时间通常小于3 millisecond)。实验室利用机械冲击机产生一低撞击速度之半弦波伴随短脉冲时间(通常为小于3 millisecond)施加于产品上,当在第一次冲击完成后,对产品之功能性与外观进行详细检查,若无任何异常发生,则以相同的脉冲时间略为提升冲击机之冲击速度后对产品进行第二次撞击试验,依此渐进方式提升冲击速度直到产品发生损坏为止(损坏点即为产品之设计临界速度ΔVc),最后则能找出产品在未经包装保护状态下能承受之撞击速度与掉落高度极限。

临界加速度冲击(ΔAc)

  • 主要是仿真产品在运输环境下遭受撞击(Mechanical Shock)/掉落(Free fall drop)时所能承受之强度水平外,同时亦寻找产品在包装保护下最佳缓冲设计成本,实验室以机械冲击机产生一低加速度水平之梯形波施加于未包装之产品上,当在第一次加速度冲击完成后,对产品之功能性与外观进行详细检查,若无任何异常发生,则以略为提升冲击机之冲击加速度后对产品进行第二次撞击,依此渐进方式直到产品到达设计损坏点为止,此损坏点即为产品之设计临界加速度(ΔAc)。此数据将提供给包装设计人员作最佳缓冲保护设计参考的依据以及执行包装掉落实验时之判定基准。

参考规范: ASTM D3332, DELL Packaging Test Plan- 45785 , HP 398129 X6

噪声测试

声压与声功率试验(SPL, Sound Power)r)
随着科技产业的迅速发展,信息产业对产品声音的质量要求也越来越高,对于使用者而言,噪音的感受也开始被重视。针对一般家用3C产品,如手机面板、LCD TV、多功能事务机…等,虽没风扇,也可能会产生其它噪音,令使用者感觉不悦耳,因此噪音量测也成为质量验证的重要指针之一。

德凯宜特可靠度实验室为此,特别建置了由法国Orchestra所研发的噪音量测系统,同时搭配 dBFA32 RTP量测软件,应用于目前信息产品所普遍被要求的 ISO7779等量测规范。
除了可以提供声压(sound pressure)以及声功率(sound power)的量测方式,以利协助客户分析研究对于产品质量的提升。同时德凯宜特也参与国际大厂的研究发展将引进一系列创新的质量验证量测技术,将对于台湾科技产业的质量提升有相当的帮助。

联系我们