电子产品可靠性测试用例设计
2017-07-21
电子产品的一些隐患通过模拟测试实验根本发现不了（原因此处先不表）。因此，产品测试的四种路径分别是：
1.工程计算和容差分析（用数学计算的方式，将临界点找出来) 。
2.设计规范审查
有些设计有问题，按照常规的经验和分析，能比较轻易地避免一些可能诱发潜在隐患的机会，比如电解电容布局在散热片的上方，散热片的热气自然的会影响到电解电容的环境温度，电解电容有一个失效机理就是电解液干涸，其激发的应力就是温度和时间。虽然，这个现象通过实验也能激发出来，但需要的应力较大，且试验时间较长，有的时候，经过较长试验时间，故障并未出现。但如果通过设计规范审查，将可能避免此类涉及的问题。
就像大风天避免在楼下走，窗玻璃被刮掉容易伤人；雷雨天不要在树下，容易受到雷击… … 不在河边走，自然少湿鞋。
3.模拟测试（这是测试部分的内容，下面将会重点介绍）
4.电子仿真（为了避免花费较大，又能快捷的发现隐患，现在较常见的软件工具是热设计仿真、电磁兼容结构设计仿真、信号完整性仿真，不详述）。
模拟测试的测试用例设计从6个方面切入：
a）标准符合性测试
b）用户模拟测试
c）组合应力测试
d）应力变化率测试
e）基于失效机理的应力测试
f）一致性测试
模拟测试进行之前，先请凝神静气，闭眼合十，将大脑中的所有杂念全部扔到天际，确保没有产品的任何设计信息残留脑内。然后想象在脑海中勾勒EUT（Equipment Under Test待测设备）的实际使用场景，先回答出如下的问题：
1、环境因素
工作高温、工作低温、存贮高温、存贮低温、工作最高湿度、存贮最高湿度、工作最低湿度、存贮最低湿度、温度冲击极限温度和恢复时间、最高海拔高度和大气压、大气成分的氧浓度硫化物、振动的频率/振幅/加速度、碰撞的加速度/周期、坠落的高度、风速/风向、砂尘灰尘、淋雨或泼溅对电路和运动摩擦的影响、散热环境是否密闭、散热通道的走向、盐雾的浓度、潮湿霉变导致电路板漏电流增加或短路、动植物的昆虫进入机器、化学物质（酒精擦拭、药物腐蚀）、照明状态（黑暗、白天、阴天）、光闪影响、空间尺寸、环境噪声的水平和频率、污染物（油污、毛发、花粉）、清洗擦拭或消毒、工作电源AC、DC的波动范围和波动频率、电网接地、设备应用环境附近是否有电磁发射站、共用设备中存在电磁干扰设备、高压线或变压器、电压波动、阻性负载、感性负载、容性负载、较强谐波干扰、机柜的避雷措施、自然静电和操作静电的等级、防静电措施是否充分。
2、人的因素
列举使用者职业的范围、性别、年龄、健康状况、身高、体重、视力、听力、触觉、力量、耐力、距离、操作姿势、正常工作心理状态、异常工作心理状态、注意力、受教育程度、外语能力、专业知识、理解能力、培训效果、培训周期、培训素材有效性、相互干扰、共同作用、操作团队的一致性、责任心。
3、关联设备
输入能量的类型、范围、变化的程度、导致输入能量变化的因素、指令、形式、信号类型。
输出部分的量值、输出能力符合设计输入及标准要求、精度、精度符合设计输入、标准、监测（功能实现、精度、适用范围）、异常输出的保护措施、输出能量的显示。
控制部分：按钮（可单手操作、端面尺寸合适、操作生效有触感、操作范围适度、按钮尽可能在显示信息右侧、不同功能按钮防错按措施、按钮操作的舒适度）、键盘鼠标（放置合适，固定有效）、触模屏（触摸有效性、定位精确、触摸屏响应时间）、显示信息在左侧，操作信息在右侧、操作范围（单手操作、右手原则）、开关（易于发现、动作有效、误操作防护措施）。
4、设备本身
报警部分：报警优先级要求、报警形式（声、光、文字、动作、振动）、报警提示后有无保护动作、听觉报警噪声水平、受背景噪声影响、噪声频段不少于两段、报警查觉距离、报警信息读取距离、报警信息查觉失效的动作感知与振动感知。
软件界面：菜单位置符合实际及习惯、菜单级数不超过三级、常用功能位置、主要参数显示在同一界面、不同功能图标应区别明显、快速功能键操作步骤不超过两步、信息显示适合一般视力条件及使用实现情况、颜色分配（不可太杂3种以内、颜色字体显示内容体现主次、界面字体颜色考虑光线因素、长时间观察界面、字体颜色考虑视觉疲劳）、复杂操作提供提示信息且提示信息位置应就近指示或指示有效、主参数与辅助参数颜色字体区别对待体现主次。
结构方面：倾斜可能，碰撞后倾斜可能、提拎舒适度，吊装、配合使用设备组装后重心应稳定、信号互连线缆的拉力、锐边、尖角、避免突出部分、悬臂结构、悬臂结构受力损坏、结构变形、附件连接防接错措施、信号连接公母口的触电防静电、电源连接LNG防错、正负极防错、电源线与信号线防错措施、连接强度要求、连接件强度适度、装配定位措施、电池防反设计、长时间不用取出提示、充电保护设计、装卸简单无需工具、拆卸不易损坏、密封设计与使用情况的合理性、密封设计与使用情况的合理性、密封材料的老化。
标识符号：符号正确、符号符合用户认识水平、符号标识位置的可视性、符号标准颜色、文字母语原则、专业及习惯因素、国家规定、语言误解可能、图标提示信息、快速提示提示卡（铭牌）可视易懂。
器件输出能力：器件寿命、频繁使用器件、关键器件可靠性评估结果、功率、负荷、持续工作时间、最大应力、使用寿命，更换要求、温度、湿度、气压等要求、器件之间配合度（各器件之间输入输出设计合理性评估）。
回答出了以上的问题，基本上产品测试方案刚刚完成了1/3。下一个 1/3是什么呢？是要知道在上述的条件下，哪些地方容易失效。就像医生诊病望闻问切一样，第一个1/3是问的过程，下一步就是望和闻了，通过望和闻，加上已有的经验，初步判断出是哪些出现的失效，问这部分需要一点经验的分析。但幸运的是，我已汇总了多个行业的常见问题，在知道了这些地方容易发生问题之后，再了解了其失效机理，施加针对失效机理的应力下，产品测试的故障就容易出来了。易发生问题的点如下：
面膜：按键粘连；按键不起作用或直接导通；按键互锁功能不可靠；
显示屏：静电打坏；显示字库不全或乱码；乱码；破裂；受到干扰时候显示死机；亮度不均匀；触摸屏灵敏度失效；触控板不可靠；
数据接口：数据传输错误；数据传速率高导致数据刷新慢；直接通讯可以但光电隔离不可以；
接插件：松动；触点氧化接触不良；生产野蛮导致失效；
线缆：电缆断线；传输距离；电瓶串联线过流烧毁；
电路板：芯片本身问题；变形导致虚焊或功能失效；焊点间距伪短路导致开关机；异常关机；接收信号失常；电源带负载不正常；RohS焊接良品率；上电时序导致电源跌落；控制器异常reset；断电上电冲击电流；超声清洗导致残留液体；
振动噪声：不抗摔；风扇长时间运行导致噪声；磨损导致断裂或噪声；共振导致断裂噪声大；重心不稳；
报警：防盗装置异常报警；
功能失常：发动机熄火；刹车不平衡；
环境适应性：防进液等级；湿热环境下绝缘强度下降；高海拔引起的性能参数漂移或精度下降；电气环境条件电压；设备高温防范方法；通风过滤通道的设计和测试；水冷散热冷却剂引起的问题；
人机接口：操作者状态；听筒无声；连接方法的标识；
测量精度：纹波导致精度问题；高温导致参数漂移；湿热漏电流增加精度下降；接地导致偏差；长距离通讯接地问题；
元器件烧毁：电解电容爆裂或干涸；继电器粘连或不闭合或闭合电阻太大；MOSFET过热或烧毁；钽电容烧毁；不同厂家同指标性能不同；长时间存放充不满；静态电流过大导致电池供电能力不足；
安规或EMC超标：电源浪涌和EFT不过；ESD问题；设备相互干扰；接地不良问题；大功率设备的高频噪声；
机械断裂或锈蚀：高速下机械应力导致断裂；化学腐蚀盐雾腐蚀；
软件：内存泄露导致死机；跑飞；不兼容；开关端口过程会死机；外部存储介质读写数据异常；第三方软件驱动兼容性差；
插拔过程导致虚焊、器件烧毁、参数长期工作漂移误差大… …
以上的故障，到底是哪些失效机理激发的呢？鉴于涉及部分企业的具体产品的缘故，就不针对上述问题一一分析了。而只是给出一些个别案例，供大家参考。
举个简单例子来说明。比如，
第一步：z6尊龙凯时知道应用环境下会有振动，振动强度的指标是多少自己去想，电路板的潜在虚焊或氧化会在用户现场震动中导致失效；
第二步：z6尊龙凯时分析电路板，虚焊最容易在哪些地方发生？焊锡多的地方、重的地方、焊盘小焊锡少的地方、无铅焊接的地方；异金属连接的地方
第三步：结合上面的表格，找到能激发此类问题的应力，温度冲击+次数（表格的倒数第二行）、温度+时间（表格的倒数第十行），另外还有振动应力能激发的失效（另有相关资料，未予列出）
第四步：设计测试用例，对电路板在不带电状态下做温度循环和温度冲击试验，温度（以不会激发器件损伤性失效的上限温度为上限基准，下限同理）和次数（可自己定义或参考相关标准）选择好，然后就是具体的试验操作，那就是very easy，由实验员去完成就可以了。
以上是测试用例设计的基本过程和过程中的一些参考内容，涉及内容较多，不尽之处颇多，提供一个思路，抛砖引玉，供大家在一个引导性思路的帮助下，制定出自己的测试大纲来，限于诸多条件，言尽于此，见谅见谅。
专业的仪器设备及测控集成ATE提供商，样机上门演示及测试方案定制扫描下方二维码
专业的仪器设备及测控集成ATE提供商，样机上门演示及测试方案定制扫描下方二维码
最新资讯
