01 可靠性的定義

定義：

產品在規(guī)定條件下和規(guī)定時間內，完成規(guī)定功能的能力。所謂規(guī)定的條件，主要指環(huán)境條件。

02 常見環(huán)境試驗項

（1）氣候環(huán)境試驗

A.溫度試驗：高/低溫試驗、溫度沖擊試驗、梯度溫度試驗、快速溫變試驗高溫老化試驗，溫度循環(huán)試驗。

B.濕度(潮濕)試驗：恒定濕熱試驗，交變濕熱試驗，高溫高濕試驗(雙85試驗);

C.外殼防護等級試驗

D.三防試驗：鹽霧腐蝕試驗(中性鹽霧試驗、交變鹽霧試驗、酸性鹽霧試驗)，濕熱試驗(恒定濕熱、交變濕熱)，霉菌試驗(發(fā)霉試驗，長霉試驗);

E.特殊試驗：低氣壓試驗(海拔高度試驗)、高氣壓試驗、太陽輻射試驗、淋雨試驗、沙塵試驗等。

（2）機械環(huán)境試驗

A.振動試驗：正弦振動試驗(掃頻耐久試驗)、隨機振動試驗、寬帶隨機振動試驗，窄帶隨機振動試驗，正弦+隨機疊加試驗;

B.沖擊試驗：半正弦波機械沖擊試驗，后峰鋸齒波沖擊，沖擊響應譜試驗;

C.其他試驗：跌落試驗(自由跌落，重復跌落)、碰撞試驗、加速度試驗等。

（3）綜合環(huán)境可靠性試驗

A.溫度濕度組合試驗、溫度+濕度+振動綜合試驗(三綜合試驗)

03 工作模式和功能等級要求

（1）操作模式Operating type           GMW 3172

（2）功能狀況分級（FSC）

Functional status Classification

04 溫濕度類試驗

試驗分類

? 高低溫存放

? 溫度循環(huán)測試

? 熱老化

? 低溫/高溫存貯

? 濕熱循環(huán)

? 溫度沖擊

? 快速溫變

? ......

4.1 高溫存儲/運行試驗

1.試驗目的：驗證產品在高溫環(huán)境運輸，儲存和使用的條件下的功能可靠性

2.試驗機理：高溫環(huán)境會產生熱效應，使部件發(fā)生軟化、膨脹蒸發(fā)、氣化、龜裂、溶融及老化等現(xiàn)象，而對應的汽車將會出現(xiàn)機械故障、潤滑密封失效、電路系統(tǒng)絕緣不良、機械的應力增加及強度減弱等故障。

3.技術指標：溫度，時間，溫升速率

4.試驗注意項：

①產品或其元器件的最高耐受溫度極限

②各試件溫度差不能大于5℃(即受熱均勻，與箱壁距離最少5cm）

③區(qū)分散熱樣件與非散熱樣件

④被試產品的迎風面（樣品擺放朝向與風向的位置）

⑤一般不允許在測試過程中把樣件拿出試驗箱外進行功能檢測。功能檢測應讓樣品保持在試驗箱里

4.2 低溫存儲/運行試驗

1.試驗目的：驗證產品在低溫環(huán)境運輸，儲存和使用的條件下的功能可靠性

2.試驗機理：低溫環(huán)境會產生凝聚效應，使部件發(fā)生脆化、龜裂、等現(xiàn)象，而將會出現(xiàn)機械故障、潤滑密封失效、電路系統(tǒng)絕緣不良、機械的應力增加及強度減弱等故障。

3.技術指標：溫度，時間，溫升速率

4.試驗注意項：

①產品或其元器件的最低耐受溫度極限

②區(qū)分散熱樣件與非散熱樣件

③從低溫箱取出由于溫度突變會產生冷凝露，一般把溫度箱溫度緩慢恢復至室溫再取出樣品，最少一個小時，不超過兩個小時

④一般不允許在測試過程中把樣件拿出試驗箱外進行功能檢測。功能檢測應讓樣品保持在試驗箱里

4.3 溫度沖擊試驗

又稱 熱沖擊試驗、（高低溫）冷熱沖擊試驗。有別于 快速溫變試驗

1.試驗目的：驗證產品在快速溫度變化環(huán)境下的可靠性（環(huán)境應力篩選）

2.試驗機理：

通電后設備中會產生高的溫度梯度，由于溫度變化，元器件會經受應力，

例如，在大功率的電阻器旁邊，熱輻射會引起鄰近元器件表面溫度升高，

而其他部分仍然是冷的。

當冷卻系統(tǒng)通電時，人工冷卻的元器件會經受快速的溫度變化。

3.技術指標：高低溫度，暴露持續(xù)時間，轉換時間/變化速率，循環(huán)數(shù)

4.試驗注意項：

①產品或其元器件的最低/最高耐受溫度極限

②各試件受熱均勻性

③試件屬于自身發(fā)熱型的TS試驗方法              

 ④一般從低溫段開始試驗。

試驗循環(huán)次數(shù)的確定：

Nf1 = 至失效為止的周期次數(shù)（實際）

Nf2 = 至失效為止的周期次數(shù)（試驗）

ΔT1 = 溫度變化（實際）

ΔT2 = 溫度變化（試驗）

k= 對遭受交變負荷的、其變形在塑性范圍內發(fā)生的金屬為2，對以塑料件為主的試件取4

例如：某金屬件的溫度沖擊循環(huán)次數(shù)計算

按上述公式取

N1 =10*365*2(10年，每年365天，每天2次冷起動)=7300

ΔT1 =50-0=50

ΔT2 =80-(-40)=120

k=4

計算可得Nf2 =220

即進行220次溫度沖擊試驗可以模擬實際10年的使用壽命。

實際操作按標準中的規(guī)定的循環(huán)次數(shù)進行！

溫度沖擊箱

三箱式靜態(tài)沖擊

（轉換時間3-5min）

兩箱式動態(tài)沖擊 （轉換時間3-15s）

4.4 溫濕循環(huán)試驗

1.試驗目的：模擬部件在汽車工作期間由于空氣濕度高而形成的溫度交變循環(huán)下的熱負荷（包括霜凍）。是為了保證部件耐抗?jié)駸岬姆€(wěn)定性。

2.試驗機理：濕熱的腐蝕作用是由于空氣中含有少量的酸、堿性雜質，或由于產品表面附著如焊渣、汗?jié)n等污染物質而引起間接的化學和電化學腐蝕作用。同時由于水分的吸收、擴散、凝聚作用，使絕緣材料的體積電阻下降，從而產生漏電流。也引起材料的機械性能和化學性能的變化，如體膨脹、機械強度降低等

3.技術指標：相對濕度，溫度，溫度變化速率，試驗時長，是否通電（通電時長）

4.試驗注意項：

①濕度控制是否準確（試驗曲線）

②試驗過程中不能開箱

③低溫階段是否凝露

④循環(huán)開始前，樣品應該室溫無載存放24h

5.常見曲線：

①在溫度下降時，前15min不能低于90%，其余時間相對濕度不能低于95%。

②在溫度下降時，相對濕度不能低于80%，且降溫速率無特別要求。

溫度濕度組合循環(huán)試驗

嚴酷度:

10次溫度濕度組合循環(huán)試驗，每次循環(huán)為24h。在頭9次循環(huán)的任何5次循環(huán)期間，試驗樣品暴露于濕熱分循環(huán)之后，應進入低溫循環(huán)。頭9次循環(huán)中其余的4次循環(huán)應不包括低溫。

4.5 恒定濕熱耐久試驗

1.試驗目的：驗證產品在高溫環(huán)境運輸，儲存和使用的條件下的功能可靠性

2.試驗機理：濕熱的腐蝕作用是由于空氣中含有少量的酸、堿性雜質，或由于產品表面附著如焊渣、汗?jié)n等污染物質而引起間接的化學和電化學腐蝕作用。同時由于水分的吸收、擴散、凝聚作用，使絕緣材料的體積電阻下降，從而產生漏電流。也引起材料的機械性能和化學性能的變化，如體膨脹、機械強度降低等

3.技術指標：相對濕度，溫度，溫度變化速率，試驗時長，是否通電（通電時長）

4.試驗注意項：

①濕度控制是否準確（試驗曲線）

②試驗過程中不能開箱

5.常見試驗值：

雙85,1000h （FCC）

60℃，90±5%，240h （SGMW）

40℃，93±3%，504h （SAIC）

5.Lawson模型——恒定濕熱時間計算模型

6. 示例：儀表，設計年限15年

4.6溫度耐久試驗

1.試驗目的：模擬在汽車使用壽命期間，元件的熱負荷。如擴散，遷移和氧化引起的故障有關的元件的質量和可靠性

2.試驗機理：高溫環(huán)境會產生熱效應，使部件發(fā)生軟化、膨脹蒸發(fā)、氣化、龜裂、溶融及老化等現(xiàn)象，而對應的汽車將會出現(xiàn)機械故障、潤滑密封失效、電路系統(tǒng)絕緣不良、機械的應力增加及強度減弱等故障。

3.技術指標：溫度，時間，工作狀態(tài)

4.試驗注意項：

①工作狀態(tài)（是否是最大輸出狀態(tài)）

②是否為散熱樣件

③元件最大承載溫度與時長

5.常見實驗值：85℃/1000h

溫度耐久時間計算：

高溫耐力測試壽命測試的測試持續(xù)時間的計算建立在溫度譜百分比的基礎上。

05 機械力學測試

振動試驗

正弦振動

隨機振動

機械沖擊試驗

半正弦波沖擊

三角形波沖擊

方形波沖擊

碰撞試驗

半正弦波

穩(wěn)態(tài)加速度試驗

跌落試驗

自由跌落試驗

重復自由跌落試驗

沖擊試驗臺

碰撞試驗臺

03 跌落試驗臺

04 包裝壓力試驗機

05 運輸振動臺

5.1 振動試驗

1.試驗目的：模擬產品在制造，組裝運輸及使用階段中所遭遇的碰撞、振動，以鑒定產品忍受環(huán)境振動的能力，檢測其產品結構的耐振性、可靠性和完好性。

2.試驗機理：

①、對結構的影響：產生裂紋、彎曲、變形、斷裂和造成部件之間的相互撞擊等；

②、對工作性能的影響：使運動部件動作不正常、觸點接觸不良、帶電元件相互接觸或短路、繼電器產生誤動作、指示燈閃爍、產生強電噪聲、導線摩擦或斷裂等，從而導致工作不穩(wěn)、不正常、甚至失靈、不能工作等；

③、對工藝性能的影響：緊固件松動、連接件和焊點脫開等。

3.振動分類

振動試驗 – 正弦振動

?正弦振動的六個要素

?

1、頻率(Hz)

2、加速度(g 或m2/s)

3、振幅(mm)

4、掃頻速率(Oct/min 或 Hz/s)

5、方向(X、Y、Z axis)

6、持續(xù)時間(min/axis)

?

正弦振動 Sine Vibration

1.掃頻：維持一或兩個參數(shù)（位移、速度、加速度）不變，頻率在一定范圍內連續(xù)往復變化的試驗。主要用于尋找共振頻率。

a、線性掃頻：單位時間內掃過的赫茲，單位Hz/s或Hz/min

b、對數(shù)掃頻：相同時間內掃過的頻率倍頻程是相同的。單位：oct/min或oct/s

2.定頻:在固定頻率上進行各種振動參數(shù)不同量級的實驗。主要用于考驗產品的耐共振振動的能力。

振動試驗 – 隨機振動

隨機振動的五個要素

?

1、頻率(Hz)

2、總均方根值(grms)

3、譜密度(g2/Hz)

4、方向(X、Y、Z axis)

5、持續(xù)時間(min/axis)

1、常見參數(shù)

ASD：加速度譜密度，表示隨機信號的各個頻率分量所包含的加速度方均值在頻域上是怎么分布的。單位：m2/s3或（m/s2）2/Hz.

PSD: 功率譜密度，表示隨機信號的各個頻率分量所包含的功率在頻域上怎樣分布的。單位：g2/Hz

Grms: 總均方根加速度

1g2/Hz=（ 9.8 m/s2 ）2/Hz=96.04 m2/s3

控制點（傳感器）布置點選擇的基本原則

控制點布置方案的選擇、確定應遵循以下原則:

1)條件允許時，應盡量地選擇具有多點控制能力的振動系統(tǒng)進行摸底試驗；

2)在振動控制系統(tǒng)允許的范圍內，選擇盡可能多的控制點，一般至少選擇3個控制點;

3)選擇夾具上剛性較硬的地方作為控制點;

4)控制點應盡量地靠近試件與夾具或臺面的連接點;

5)選擇方便安裝加速度計的位置作為控制點:

6)一般控制點不應選在試件上，特殊情況下如采用加速度限控制方法時內，可以綜合考慮臺面夾具和試件上的各個部位來合理地選擇控制點;

7)根據不同的試驗的具體要求來選擇控制點;

8)使用不同結構形式的夾具時，應選擇不同的控制點布置方案。

5.2 機械沖擊

1.試驗目的：用于確定產品機械的薄弱環(huán)節(jié)，考核產品結構的完整性。

2.試驗機理：由于加載速度快，使材料內的應力驟然提高，變形速度影響了材料的性質，

3.技術指標：峰值加速度、脈沖持續(xù)時間、速度變化量（半正弦波）、每方向碰撞次數(shù)。

4.試驗注意項：

①沖擊方向應該是6個面，而不是X,Y,Z三個方向

② 振動試驗講究持續(xù)性，疲勞性；沖擊是瞬間性，破壞性的。

機械沖擊類型:

根據脈沖波形不同，可分為

?

1、半正弦波

2、三角波

3、梯形波

包裝沖擊試驗

沖擊波形:半正弦波

沖擊時間:9ms

沖擊加速度:60g

沖擊頻率:3次/軸向(Total:總共沖擊18次)

包裝跌落試驗

1.試驗目的：用于模擬在搬運期間可能經受的自由跌落。將包裝件/試件按規(guī)定高度跌落于堅硬、平整的水平面上，評定包裝件承受垂直沖擊的能力和包裝對內裝物保護能力的試驗。跌落試驗，又名drop test/free fall。

2.技術指標：跌落高度、跌落次數(shù)、跌落表面

3.類別：角跌落、邊跌落、面跌落

06 機械力學測試

為什么要做防水防塵？

· 設備和工程材料腐蝕過程中，水是主要的介質，當大氣中<20%，幾乎所有腐蝕現(xiàn)象都停止，因此防潮是三防中最重要的環(huán).

· 當RH達到60 %時，設備表面層會形成2~4個水分子厚的水膜當有污染物溶入時，會有化學反應產生.

· 當RH達到 80%時，會有 5~20個分子厚的水膜，各種分子都可自由活動，當有碳元素存在,可能產生電化學反應。

· 水分子很小，足以能穿透某些高分子材料的網狀分子間隙而進入內部或通過涂層的針孔而達到底層金屬產生腐蝕。

1、粗塵:粗粉塵是直徑在2.5~15微米的不規(guī)則顆粒，一般不會引起故障,電弧等問題,但影響連接器的接觸;

2、細塵:細塵是直徑小于2.5微米的不規(guī)則顆粒,細塵落在PCBA(單板)上有一定的附著力，須通過防靜電刷才可除去。

3、細塵的腐蝕性很大，尤其是當含有腐蝕性的酸、堿、鹽時，當RH大于60%時，能透過阻焊膜或敷形涂層將銅導線腐蝕斷開。

IP代碼含義

對外來物防護等級

對觸及防護等級

（這里所指的外物含工具，人的手指等均不可接觸到電器之內帶電部分，以免觸電)

防水防護等級

附加位

防塵實驗步驟

DUT應按正常工作位置在防塵試驗箱中，帶有包裹物、遮蓋物并暴露在下列環(huán)境中

1、垂直吹塵實驗箱：吹塵6s，停頓15min，循環(huán)20次

2、水平吹塵試驗箱：暴露時間 0.5 ~ 24h，DUT旋轉速率 0圈/min ~ 3圈/min

粉塵類型：

A1塵/A2塵，亞利桑那塵（滑石粉日標）

垂直試驗箱要求：

每立方試驗空間2Kg量并保持懸浮狀態(tài)

水平試驗箱要求：

空氣/粉塵混合比: 5g/m3±2g/m3

流速:1.5m/s

07 腐蝕類試驗

?

耐化學試劑（ 玻璃清洗液、汽油、機油……）

鹽霧試驗（中性、酸性、堿性、銅加速、交變）

氣體腐蝕（ Cl2 , SO2 , H2S , NO2）

臭氧腐蝕

08 鹽霧實驗

1.試驗目的：鹽霧腐蝕就是一種常見和最有破壞性的大氣腐蝕用于考核產品、材料及其防護層抗鹽霧腐蝕能力

2.試驗機理：導電的鹽溶液滲入到金屬內部發(fā)生電化學反應，形成‘低點位金屬-   電解質溶液-高電位金屬’微電池系統(tǒng)，發(fā)生電子轉移，作為陽極的金屬出現(xiàn)溶解，形成新的腐蝕物，鹽霧腐蝕過程中主要起作用的是氯離子，它具有很強的穿透本領，容易穿透金屬氧化層進入金屬內部，破壞金屬鈍態(tài)，同時，氯離子具有很小的水和能，容易吸附在金屬表面，取代保護金屬的氧化層中的氧，使金屬得到破壞。

3.技術指標：鹽溶液濃度、相對濕度、溫度、鹽霧時間、噴霧方式試驗周期，PH值，擺放角度

4.類別：

(1)中性鹽霧試驗（NSS試驗）

(2) 乙酸鹽霧試驗（AASS試驗）

(3) 銅加速醋酸鹽霧試驗（CASS）

(4) 交變鹽霧試驗。

GB/T 10125 中4種鹽霧測試方法的對比

09 制定環(huán)境試驗方法

針對有具體標準規(guī)定的環(huán)境試驗

對常規(guī)產品進行環(huán)境試驗時， 主要是查閱環(huán)境試驗的標準和相關的產品標準， 明確以下內容后可以執(zhí)行。

1．了解各單項試驗的試驗目的和適用性；

2．了解該試驗的技術指標；

環(huán)境技術指標：高溫溫度、低溫溫度、濕度、時間、周期、循環(huán)次數(shù)

機械技術指標：峰值加速度、持續(xù)時間、頻率范圍、振動幅值、波形。

3．試驗等級（嚴酷程度）的選取：

4．試驗的方法和步驟的具體要求如：

預處理、初始測量、中間測量、樣品恢復、條件試驗；

5．對試驗設備的要求；

6．具體產品的標準對環(huán)境試驗的要求，并按要求執(zhí)行。

環(huán)境類可靠性測試項目及主要對應標準