一、先搞清楚产品会怎么坏
可靠性测试的本质是用加速的方式模拟产品在寿命期内可能遇到的应力,验证它能不能扛住。所以第一步不是翻标准,而是分析产品可能的失效模式和失效机理。
失效模式是产品坏掉的表现形式,比如开裂、变形、褪色、短路、断路、性能漂移。失效机理是导致这些表现的物理化学过程,比如热老化、光老化、电迁移、疲劳断裂、腐蚀。
不同产品的失效机理完全不同。塑胶外壳的主要风险是紫外老化和热氧老化,焊点的主要风险是热疲劳和机械振动,电池的主要风险是过充和热失控,线缆的主要风险是弯曲疲劳和绝缘老化。方案搭建的第一步,就是列出产品所有可能的失效模式和对应的失效机理,按风险高低排序。
风险最高的失效机理,就是测试方案需要重点覆盖的对象。
二、确定产品的实际使用环境
失效机理是在特定环境应力下才会被触发的。同样的产品,用在室内和用在户外,测试方案完全不同。
需要确认的环境因素包括:温度范围,产品是在常温、高温还是宽温环境下使用,极限温度是多少。湿度条件,是干燥环境、普通湿度还是高湿环境,是否会有凝露。光照条件,是室内无直射光、室内有窗边散射光还是户外直射阳光。机械应力,产品在运输和使用中是否会受到振动、冲击、跌落、弯曲或扭转。化学暴露,产品是否会接触油脂、酸碱、盐雾、溶剂或其他化学物质。电气应力,产品的工作电压、电流、功率是否存在波动或浪涌。
这些信息直接决定了测试项目的选择和严酷等级的设定。比如户外使用的产品,耐候老化测试是必须项;室内使用的产品,这项测试的优先级就可以降低。
三、确认目标市场的法规和标准要求
如果产品有明确的目标市场,目标市场的法规和标准会强制要求某些测试项目。这部分是必须满足的底线,不能取舍。
出口欧盟的电子产品,需要满足LVD指令下的安规测试和EMC指令下的电磁兼容测试。出口美国的电子产品,需要满足FCC法规下的电磁兼容测试。汽车零部件,需要满足目标车企的特定标准,比如大众的PV系列、通用的GMW系列。军工产品,需要满足GJB系列标准。
这些强制性要求是方案的硬约束,不需要讨论“要不要做”,只需要确认“按哪个版本做”。在做完强制项目之后,再根据产品的实际使用环境和失效机理,补充其他可靠性测试项目。
四、从标准中选取测试项目和严酷等级
可靠性测试的相关标准很多,同一类测试可能有多个标准可选。合理取舍的原则是:优先选择目标市场认可的协调标准,其次选择国际通用标准,最后选择国家标准或行业标准。
以盐雾测试为例,中性盐雾测试有GB/T 10125、ISO 9227、ASTM B117等多个标准。如果产品出口欧盟,优先选ISO 9227;如果出口美国,优先选ASTM B117;如果只在国内销售,选GB/T 10125。这三个标准的技术内容相近但不完全相同,选错标准可能导致报告不被目标市场认可。
严酷等级的选择同样重要。标准通常提供多个严酷等级,比如盐雾测试有24小时、48小时、96小时、240小时等不同时长,温度循环有不同温度范围和循环次数。选择哪个等级,取决于产品的预期使用寿命和使用环境。
选择原则是:如果产品有明确的目标市场或客户要求,按客户指定的等级执行。如果客户没有指定,根据产品实际使用环境确定。比如户外使用的五金件,盐雾测试时长应覆盖产品预期使用寿命内的腐蚀累积量,通常需要根据腐蚀速率和产品寿命进行换算。如果产品使用环境温和,可以选择较短的时长;如果使用环境恶劣或产品安全风险高,应选择较长的时长。
五、方案的裁剪和组合
不是所有产品都需要做全项可靠性测试。方案的裁剪需要基于风险评估结果。
必做项目是那些一旦失效就会导致安全事故、功能完全丧失或违反法规的项目。比如电子产品的耐压测试和泄漏电流测试,这些项目不做就无法判断产品是否安全。
应做项目是那些失效概率较高或失效后果较严重的项目。比如户外产品的耐候老化测试,室内产品的热老化测试。
可选项目是那些失效概率低或失效后果不严重的项目。如果产品的使用环境温和、结构简单、材料成熟,部分环境测试可以省略或降低严酷等级。
裁剪方案时需要特别谨慎:如果某个项目被裁剪,但后续产品在实际使用中出现了该项目的失效,说明裁剪决策有误。对于新产品或采用新材料的项目,建议不要过早裁剪测试项目,而是先完成全项测试,积累数据后再考虑裁剪。
六、搭建方案的步骤
第一步,列出产品的所有失效模式和失效机理,按风险高低排序。
第二步,确认产品的实际使用环境和目标市场要求。
第三步,将失效机理与测试项目对应起来。每个失效机理至少有一个测试项目覆盖。
第四步,从标准中选取对应的测试方法和严酷等级。
第五步,区分必做项目和可选项目,进行方案裁剪。
第六步,确认实验室是否具备所有项目的资质,以及样品数量和周期是否满足项目计划。
第七步,预留复测和整改的缓冲时间。
七、标准取舍的常见误区
误区一:只做强制性项目,不做使用环境相关项目。强制性项目是合规底线,但合规不等于可靠。产品通过安规和电磁兼容测试,不代表它在实际使用环境中不会失效。
误区二:严酷等级越高越好。过高的严酷等级可能导致合格产品被误判为不合格,或者为了通过过严的测试而过度设计,增加产品成本。
误区三:标准选最新的就对了。新标准不一定被目标市场认可。如果目标市场执行的是旧版标准,用新版标准出具的测试报告可能不被接受。
误区四:所有项目都做全项。全项测试成本高、周期长。对于成熟产品或低风险产品,可以在风险评估的基础上裁剪部分项目。
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