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1、可靠度工程簡介RAPage: 2page: 2* *可靠度發展u可靠度概念的起源（50年代）u美國、德國（二次世界大戰的需求）u可靠度成本很高的觀念在70年代後期開始改 變u工業產品的可靠度在80年代逐漸導入Page: 3page: 3* *產品不可靠的肇因u操作環境（製程、運輸與使用）無法正確 估計與量測u不充分瞭解使用者需求u製程工藝水準不足u品質水準變異u設計誤差u製程誤差Page: 4page: 4* *失效來源u設計不良u零件選別不當u製程工藝不良Page: 5page: 5* *可靠度定義u可靠度：產品於規定之使用環境下，於特 定的時間達成其預定功能的機率u大要項n規定之使用環境n
2、時間n達成預定功能n機率u可靠度是產品的潛在特性uReliability is Quality over Time.Page: 6page: 6* *故障率定義u故障率(failure rate)：在某時點一直運作的項 目，在單位時間內發生故障的機率uFIT (failure unit) : 10-9/hr (故障率單位）Page: 7page: 7* *可靠度工程發展Page: 8page: 8* *可靠度工程的工作目標u發掘產品設計、材料及製程上的弱點並改 正u提供可靠度數據作為設計改善、製程改善 之依據u確定可靠度滿足需求Page: 9page: 9* *可靠度工程的技術應用Page:
3、10page: 10* *失效浴缸曲線 功能瑕疵，可藉由檢驗來剔除 潛在瑕疵，可藉由ESS來剔除 本質可靠度瑕疵，可藉由可靠度增長來提升Failure Rate Life早夭失效期偶發失效期磨耗失效期Page: 11page: 11* *試驗 - 一定要執行的理由u設計不是完美u發現未知的現象u確認設計u確認修改u建立性能基準u競爭產品評比u確認生產製程u預估壽命Page: 12page: 12* *試驗 - 需注意u成本高u需要時間u測試件不完全代表製造品 = 1. 加速試驗2. 有效試驗Page: 13page: 13* *可靠度試驗相關規範u軍用nMIL-STD-781可靠度試驗標準nM
4、IL-HDBK-217電子可靠度手冊nMIL-STD-810環境試驗方法及工程指引nMIL-STD-883電子試驗方法nNAVMAT-9492美國海軍應力篩選u一般nIEC 68 seriesnIEC 721 seriesnISOnJISnJADECPage: 14page: 14* *環境試驗u環境試驗目的，在評估及驗證產品承受環境 應力的能力是否達到應有的設計水準。是提 升產品可靠度，保證品質不可或缺的工具。Page: 15page: 15* *環境試驗概念u生命週期 - 產品從製造完成，再經歷搬運、儲 存、操作等等過程，直到報廢為止。u環境輪廓分析 - 分析產品於生命週期中，所有 可能承
5、受的環境條件之形式及程度。u加速試驗 - 將試驗設計成為，可以達到“以較 短試驗時間，等同於實際長時間使用”的目的 。（需注意：失效模式必須相同）Page: 16page: 16* *環境因子及效應Page: 17page: 17* *擬定試驗計畫u決定試驗項目u決定試驗條件u訂定Judge Criteriau決定試驗片數u決定試驗時間Page: 18page: 18* *試驗項目考量u試驗的目的在確保產品在整個生命週期中不會失效n後製程（半成品in客戶製程）如 CF 耐鹼測試, 燈管線拉力, 面壓試驗 n儲存儲存試驗n運輸包裝測試n使用動態試驗相容性試驗IS, IR, uLesson Lea
6、rned from Process, Customer & Field IssuePage: 19page: 19* *從產品規格出發u儲存環境：n溫度： -20 60 n濕度： 5% 95% RH (Max. Wet Bulb Temp 39 )n試驗： HTS, LTS, HTHHS, TSu操作環境：n溫度： 0 50 n濕度： 8% 95% RH (Max. Wet Bulb Temp 39 )試驗n試驗： HTO, LTO, HTHHO, TCPage: 20page: 20* *從產品規格出發 (續)uPOHM (power on hour per month)n140hrsnPO
7、HY = POHM * 12 Mon = 1680 hrsuON/OFF cyclesn30,000 cyclesPage: 21page: 21* *Judge Criteria for LCM verification in CMO uOptics: n CR 20 % or CR _after min. Spec., n L 30 %( for LTO , L 50 % ) or L _after min. Spec.uElectrical: nIcc Max. Spec.uFunction: nNo Function Fail ( Line Defect)nB/L Function O
8、KuDisplay:nNo Obvious Mura,defect.uAppearance: nNo obvious Deformation, Break.uNoise:nNo Loud Noise?Page: 22page: 22* *Judge Criteria for LCM verification in CMO uOther CriterianVm marginnVcom_optimizenCorrosionnWhiskernLamp Reflector peelingnLesson Learn from process, customer & fieldnFPC LeadPage:
9、 23page: 23* *決定試驗片數u試驗片數考量nDetectable Failure Rate vs. Cost n結果OK 有多少信心說OKuWhy 3pcsnDesign issue should be high failure rate ?nfailure happen 3 pcs data can be used to cal. Failure distributionuWhy 5pcs in IDTnBench mark with old (well known) productnFor old product 50% failure after test and have
10、good field performance new product 0/5 NG means new product better than old one with very high confidence Page: 24page: 24* *決定試驗時間uLife Time Guarantee = 10,000 hrs test to 10,000 hrs (包含加速因子)1,000hrs x 100 pcs有100 pcs data 可準確知道前1,000hrs 之失效資料，但無法知道 1,000 10,000hrs之失效 狀況10,000hrs x 10 pcs只有10 pcs d
11、ata 前1,000hrs之失效資料 較100pcs不準確，但可知 道1,000 10,000hrs之失 效狀況Page: 25page: 25* *Test Item Determined in Dti 15Y beforeItemFocusAFTest Time50/80Module101,000hr70/80Cell33300hr90 dryArray33300hr 加速因子為假設，並非經由實驗得出 3項test 300hrs均Pass 300hrs時便Judge Pass. If 70/80 or 90 dry NG during 300hrs 50/80 cont. test to
12、1,000 hrs then Judge.Page: 26page: 26* *環境應力篩選(ESS)u執行ESS之目的在發掘零組件缺陷或製程不 良所產生之潛在品質問題，試件為零件、組件 、次總成或產品。uESS主要是利用特定且低於產品設計強度的 環境應力，使產品潛在疵病提早暴露出來而加 以剔除。uESS的條件，必須能激發潛在疵病的失效， 並於篩選後保留足夠的產品壽命。uESS是百百做，可看成製程的一部份。Page: 27page: 27* *有效篩選特性u快速促發瑕疵u促發適度瑕疵u不產生不當的失效u不消耗過多產品使用壽命Page: 28page: 28* *常用之ESS規格u主要參考資料：
13、美國環境科學學會（IES）所發行之指引美 軍標準、規範u依IES於1981 & 1984發表的ESS有效性報告，篩選效率依次為溫度循環隨機振動高溫電性應力熱衝擊定頻正弦振動低溫正弦掃描振動Page: 29page: 29* *可靠度增長試驗u目的：找出產品弱點並加以改善，使產品 體質提升u包括加速壽命試驗、HALT .Page: 30page: 30* *加速壽命試驗uMTBF Calculationnassume Failure rate = constant T個x 1 hr 相當於 1個x T hr 相當於 n個x T/n hr 試驗n進行total T hrs試驗 MTBF = T /
14、 factorn進行加速試驗 (失效模式需相同) Effective total test time = AF x T MTBF = (AF x T) / factorPage: 31page: 31* *MTBF Calculation (cont.)Where, n : test samplesr : failure quantityAF : acceleration factor2 : Chi-square functionPage: 32page: 32* *MTBF Calculation (cont.)uTemp. Acceleration Model : nMartin Mari
15、etta Model AFT = whereTA：test tempTU：user temp ( = 25C )uMTBF of product :nn = 10 pcsnr = 0 pcsn nTest = 55 C , 3,000 hrsnAFT = 8 MTBF = 2x8x10x3000/4.61= 104,000 hrs 90% CLPage: 33page: 33* *MTBF Calculation (cont.)uTemp. Acceleration Model : nMartin Marietta Model AFT = whereTA：test tempTU：user te
16、mp ( = 25C )uMTBF of product :nn = 10 pcsnr = 1 pcs failed at 1500 hrsn nTest = 55 C , 5,250 hrsnAFT = 8 MTBF = 2x8x(9x5250+1500)/ 7.78= 100,000 hrs 90% CLPage: 34page: 34* *HALTuHALT : Highly Accelerated Life Testingu定義：A step stress process to find a products operational design margin and destruction limi
