可靠性测试介绍-优快云博客

可靠性测试介绍

可靠性测试就是为了评估产品在规定的寿命期间内，在预期的使用、运输或储存等所有环境下，保持功能可靠性而进行的活动。是将产品暴露在自然的或人工的环境条件下经受其作用，以评价产品在实际使用、运输和储存的环境条件下的性能，并分析研究环境因素的影响程度及其作用机理。

可靠性测试的目的

通过使用各种环境试验设备模拟气候环境中的高温、低温、高温高湿以及温度变化等情况，加速反应产品在使用环境中的状况，来验证其是否达到在研发、设计、制造中预期的质量目标，从而对产品整体进行评估，以确定产品可靠性寿命。

可靠性测试的必要性

通过可靠性测试发现产品缺点；确认产品加工及制作工艺缺陷；提出改进意见及建议，帮助企业改进工艺水平，提升产品寿命和质量；为企业的研发生产提供技术支持，从而创造高品质产品，提高企业市场竞争力。

浴盆曲线”又称“寿命特性曲线”

"浴盆曲线"用来描述机械零件在使用期限内的故障特征，或者说用来描述零件的寿命特性，不同零件的"澡盆曲线"的形态不一。
在这里插入图片描述

第一大类：气候环境测试

部分可靠性专著把样品置于自然或人工模拟的储存、运输和工作环境中的试验统称为环境试验，是考核产品在各种环境（振动、冲击、离心、温度、热冲击、潮热、盐雾、低气压等）条件下的适应能力，是评价产品可靠性的重要试验方法之一。

包含高温测试、低温测试、温湿度循环、恒定湿热测试、冷热冲击测试、快速温变测试、低气压测试、光老化测试、腐蚀测试等

（1）稳定性烘培，即高温存储试验
试验目的：考核在不施加电应力的情况下，高温存储对产品的影响。有严重缺陷的产品处于非平衡态，是一种不稳定态，由非平衡态向平衡态的过渡过程既是诱发有严重缺陷产品失效的过程，也是促使产品从非稳定态向稳定态的过渡过程。

这种过渡一般情况下是物理化学变化，其速率遵循阿伦尼乌斯公式，随温度成指数增加．高温应力的目的是为了缩短这种变化的时间．所以该实验又可以视为一项稳定产品性能的工艺。

试验条件：一般选定一恒定的温度应力和保持时间。微电路温度应力范围为75℃至400℃，试验时间为24h以上。试验前后被试样品要在标准试验环境中，既温度为25土10℃、气压为86kPa~100kPa的环境中放置一定时间。多数的情况下，要求试验后在规定的时间内完成终点测试。

（2）温度循环试验
试验目的：考核产品承受一定温度变化速率的能力及对极端高温和极端低温环境的承受能力．是针对产品热机械性能设置的。当构成产品各部件的材料热匹配较差，或部件内应力较大时，温度循环试验可引发产品由机械结构缺陷劣化产生的失效。如漏气、内引线断裂、芯片裂纹等。

试验条件：在气体环境下进行。主要是控制产品处于高温和低温时的温度和时间及高低温状态转换的速率。试验箱内气体的流通情况、温度传感器的位置、夹具的热容量都是保证试验条件的重要因素。

其控制原则是试验所要求的温度、时间和转换速率都是指被试产品，不是试验的局部环境。微电路的转换时间要求不大于1min在高温或低温状态下的保持时间要求不小于10min；低温为-55℃或-65-10℃，高温从85+10℃到300+10℃不等。

（3）热冲击试验
试验目的：考核产品承受温度剧烈变化，即承受大温度变化速率的能力。试验可引发产品由机械结构缺陷劣化产生的失效．热冲击试验与温度循环试验的目的基本一致，但热冲击试验的条件比温度循环试验要严酷得多。

（4）低气压试验
试验目的：考核产品对低气压工作环境(如高空工作环境)的适应能力。当气压减小时空气或绝缘材料的绝缘强度会减弱；易产生电晕放电、介质损耗增加、电离；气压减小使散热条件变差，会使元器件温度上升。这些因素都会使被试样品在低气压条件下丧失规定的功能，有时会产生永久性损伤。

试验条件：被试样品置于密封室内，加规定的的电压，从密封室降低气压前20min直至试验结束的一段时间内，要求样品温度保持在25±1.0℃的范围。密封室从常压降低到规定的气压再恢复到常压，并监视这‘过程中被试样品能否正常工作，微电路被试样品所施加电压的频率在直流到20MHz的范围内，电压引出端出现电晕放电被视为失效。试验的低气压值是与海拔高度相对应的，并分若干档．如微电路低气压试验的A档气压值是58kPa，对应高度是4572m，E档气压值是1.1kPa，对应高度是30480m等等。

（5）耐湿试验
试验目的：以施加加速应力的方法评定微电路在潮湿和炎热条件下抗衰变的能力，是针对典型的热带气候环境设计的。微电路在潮湿和炎热条件下衰变的主要机理是由化学过程产生的腐蚀和由水汽的浸入、凝露、结冰引起微裂缝增大的物理过程。试验也考核在潮湿和炎热条件下构成微电路材料发生或加剧电解的可能性，电解会使绝缘材料电阻宰发生变化，使抗介质击穿的能力变弱。

试验条件：潮热试验有两种，即文变潮热试验和恒定潮热试验。交受潮热试验要求被试样品在相对湿度为90％～100％的范围内，用一定的时间(‘般2．5h)使温度从25℃上升到65℃，井保持3h以上；然后再在相对湿度为80％一100％的范围内，用一定的时间(—般2.5 h)使温度从6s℃下降到25℃，再进行一次这样的循环后再在任意湿度的情况下将温度下降到一10 c，并保持3h以上‘再恢复到温度为25℃，相对湿度等于或大于80％的状态。这就完成了一次文变潮热的大循环，大约需要24h。

一般一次耐湿试验，上述交变潮热的大循环要进行10次．试验时被试样品要施加—定的电压。试验箱内每分钟的换气量要求大于试验箱容积的5倍。被试样品应该是经受过非破坏性引线牢固性试验的样品。

（6）盐雾试验
试验目的：以加速的方法评定元器件外露部分在盐雾、潮湿和炎热条件下抗腐蚀的能力，是针对热带海边或海上气候环境设计的．表面结构状态差的元器件在盐雾、湘湿和炎热条件下外露部分会产生腐蚀。

试验条件：盐雾试验要求被试样品上不同方位的外露部分都要在温度、湿度及接收的盐淀积速率等方面处于相同的规定条件。这一要求是通过样品在试验箱内放置的相互间的最小距离和样品的放置角度来满足的。

试验温度：一般要求为(35±3)'C、在24h内盐淀积速率为2X104mg／m2~5X104mg／m2。盐淀积速率和湿度是通过产生盐雾的盐溶液的温度、浓度及流经它的气流决定的，气流中氧气和氮气比份要与空气相同。
试验时间：一般分为24h、48h、96h和240h等。

（7）辐照试验
试验目的：考核微电路在高能粒子辐照环境下的工作能力。高能粒子进入微电路会使微观结构发生变化产生缺陷或产生附加电荷或电流。从而导致微电路参数退化、发生锁定、电路翻转或产生浪涌电流引起烧毁失效。辐照超过某一界限会使微电路产生永久性损伤。

试验条件：微电路的辐照试验主要有中子辐照和γ射线辐照两大类。又分总剂量辐照试验和剂量率辐照试验。剂量率辐照试验都是以脉冲的形式对披试微电路进行辐照的。在试验中要依据不同的微电路和不同的试验目的严格控制辐照的剂量串和总剂量。否则会由于辐照超过界限而损坏样品或得不到要寻求的闽值。辐照试验要有防止人体损伤的安全措施。

第二大类：机械环境测试

振动测试、冲击测试、碰撞测试、跌落测试

跌落试验
用来模拟产品在搬运期间或使用过程中可能经受的跌落。包括（1）非包装状态产品在搬运期间可能经受的自由跌落，样品通常按照规定的姿态从规定的高度跌落到规定的表面上。（2）模拟负载电缆上的连接器、小型遥控装置等在使用中可能经受的重复自由跌落。（3）包装跌落

振动试验
振动试验是仿真产品在运(Transportation)、安装(Installation)及使用(Use)环境中所遭遇到的各种振动环境影响，本试验是模拟产品在运输、安装及使用环境下所遭遇到的各种振动环境影响，用来确定产品是否能承受各种环境振动的能力。振动试验是评定元器件、零部件及整机在预期的运输及使用环境中的抵抗能力。

冲击和撞击试验
许多产品在使用、装卸、运输过程中都会受到冲击。冲击的量值变化很大并具有复杂的性质。因此冲击和碰撞试验适用于确定机械的薄弱环节，考核产品结构的完整性。

碰撞试验
用于评定运输包装件在运输过程中承受多次重复性机械碰撞的耐冲击强度及包装对内装物的保护能力，它既可作为单项试验，也可以作为一系列试验的组成部分。

插拔力测试
适用于连接器的插入力、拔出力、塑料保持力以及使用寿命等多种测试，透过计算机的分析，可精确测量待测物的荷重、行程及相对应变化曲线，并可准确控制连接器插拔力测试行程、速度、目标测定次数及暂停时间。尤其是各项专用的夹、治具，可在测试时让连接器更能自动求心并对准，不会有“吃单边”的问题发上。

第三大类：综合环境测试

温度+湿度+振动、HALT/HASS/HASA、温湿度堆码试验、高压蒸煮实验

加速寿命试验HALT/HASS试验
HALT (Highly Accelerated Life Test)高加速寿命试验—是一种用于发现产品的薄弱点或缺陷，通过设计改进，提高可靠性的试验手段。其核心是采用步进方式，逐渐增大试验应力，逐步发现与排除缺陷，达到快速提高可靠性的目的。

高压蒸煮（HAST）
高压蒸煮试验采用高压高湿条件，考核塑料封装的半导体集成电路等电子器件的综合影响，是用高加速的试验方式评价电子产品耐湿热的能力，常用于产品开发、质量评估、失效验证。

第四大类：包材及包装运输测试

环境温湿度测试、堆码测试、包装抗压测试、振动测试、冲击测试、跌落测试、碰撞测试、水平夹持测试、低气压测试等

第五大类：IP防护测试

防尘试验、防水试验

第六大类：物理性能测试

百格测试、耐磨测试、划痕测试、插拔测试、弯折测试、色牢度测试、防火/燃烧测试、摇摆测试、按键寿命测试、硬度测试、落锤冲击/摆锤冲击测试、拉伸强度/抗压强度/屈服强度测试、熔融指数测试等

第七大类：电学性能测试

温升测试、耐压测试、绝缘电阻测试、介电强度测试、接触电阻测试、表面电阻率测试、接地电阻测试

击穿电压
在规定的试验条件下，试样发生击穿时的电压，单位KV

介电强度
在规定的试验条件下，击穿电压与施加电压的两电极之间距离（即样品厚度）的商。单位KV/mm

介电常数
电容器的电极之间及电极周围的空间全部充以绝缘材料时，其电容Cx与同样电极构成的真空电容C0之比εr=Cx/C0

介质损耗
由绝缘材料作为介质的电容器上锁施加的电压与由此而产生的电流之间的相位差的余角为介质损耗角，其正切值为介质损耗因数。

体积电阻率
在绝缘材料里面的主流电场强度和稳态电流密度之商，即单位体积内的体积电阻；单位为Ω·cm或Ω·m

表面电阻率
在绝缘材料的表面层里的直流电场强度与线电流密度之商，即单位面积内的表面电阻；单位为Ω/sq

耐电压
耐电压是一项检测绝缘耐受工作电压或过电压的能力和检查电气设备绝缘制造或检修质量的实验，需要使用耐电压测试仪。
耐压测试是测量耐电压强度的仪器，它可以直观、准确、快速、可靠地测试各种被测对象的耐受电压、击穿电压、漏电流等电气安全性能指标.它主要达到如下目的：a.检测绝缘耐受工作电压或过电压的能力。b.检查电气设备绝缘制造或检修质量。c.排除因原材料、加工或运输对绝缘的损伤，降低产品早期失效率。d.检验绝缘的电气间隙和爬电距离。

接触电阻
接触电阻，对导体间呈现的电阻称为接触电阻。一般要求接触电阻在10-20 mohm以下。有的开关则要求在100-500uohm以下。有些电路对接触电阻的变化很敏感。应该指出，开关的接触电阻是开关在若干次的接触中的所允许的接触电阻的最大值。
在电路板上是专指金手指与连接器之接触点，当电流通过时所呈现的电阻之位。为了减少金属表面氧化物的生成，通常阳性的金手指部份，及连接器的阴性卡夹子皆需镀以金属，以抑制其“接载电阻”的发生。其他电器品的插头挤入插座中，或导针与其接座间也都有接触电阻存在。

绝缘电阻
现代生活日新月异，人们一刻也离不开电。在用电过程中就存在着用电安全问题，在电器设备中，例如电机、电缆、家用电器等。
绝缘物在规定条件下的直流电阻。
绝缘电阻是电气设备和电气线路最基本的绝缘指标。对于低压电气装置的交接试验，常温下电动机、配电设备和配电线路的绝缘电阻不应低于0.5MΩ(对于运行中的设备和线路，绝缘电阻不应低于1MΩ/kV)。低压电器及其连接电缆和二次回路的绝缘电阻一般不应低于1MΩ；在比较潮湿的环境不应低于0.5MΩ；二次回路小母线的绝缘电阻不应低于10MΩ。I类手持电动工具的绝缘电阻不应低于2MΩ。
绝缘电阻：加直流电压于电介质，经过一定时间极化过程结束后，流过电介质的泄漏电流对应的电阻称绝缘电阻。

温升
温升是指电子电气设备中的各个部件高出环境的温度。导体通流后产生电流热效应，随着时间的推移，导体表面的温度不断地上升直至稳定。稳定的条件是在3个小时内前后温差不超过2℃，此时测得导体表面的温度为此导体的最终温度，温度的单位为度（℃）。上升的温度中超过周围空气的温度（环境温度）的这一部分温度称为温升，温升的单位为开氏（K）。有些关于温升方面的文章和试验报告及试题中，经常把温升的单位写成（℃），单位用度（℃）来表示温升是不妥当的。应该用（K/W）来表示。为验证电子产品的使用寿命、稳定性等特性，通常会测试其重要元件（IC芯片等）的温升，将被测设备置于高于其额定工作温度（T=25℃）的某一特定温度（T=70℃）下运行，稳定后记录其元件高于环境温度的温升，验证此产品的设计是否合理。电气类产品中：电动机的额定温升，是指在设计规定的环境温度(十40℃)下，电动机绕组的最高允许温升，它取决于绕组的绝缘等级。温升取决于电动机运行中发热情况和散热情况。常根据温升判断电动机散热是否正常。电动机温度是指电动机各部分实际发热温度，它对电动机的绝缘材影响很大，温度过高会使绝缘老化缩短电动机寿命，甚至导致绝缘破坏·为使绝缘不致老化和破坏，对电动机绕组等各部分温度作了一不定期的限制，这个温度限制就是电动机的允许温度。