电子产品测试工作如何开展

作者：武晔卿

研发测试部门如何通过在研发办公室里的努力就能把产品产品的问题隐患发现呢？ 本文回答的就是这个问题。不过以下内容仅针对电子产品、机电一体化产品、软硬件综合类产品的行业。至于从事牛奶、尿不湿、口罩、木工家具、方便面、某薄膜橡胶制品等产品研发的技术工程师和技术经理朋友们，看看热闹、快点把酱油给老婆送回家就好了，锅已热，再不送回去河东狮要吼了。

1、小概率问题如何发现——工程计算

       任何产品里，组成产品的每一个器件都有一定的误差范围，机械零件有加工误差和磨损等累积误差、电路有参数漂移和器件误差、软件也有舍入误差。常规时随机组合使用情况下，绝大部分产品都没问题，但恰恰就是在某些多个参数的组合下，正好组合出一个较极端或较巧合的参数组合时，产品问题就会爆发。

       就好像我上街闯一溜红灯，一会平安回来了，然后就宣称闯红灯很安全？如果我正闯灯的时候，正赶上一哥们在车里跟老婆吵着架，他会觉得红灯下不可能会有人穿马路，正常情况下确实是这样，注意力一分散，结果我就异常了。这不就是几种事件组合而成的小概率在起作用吗？小概率事件就是巧她爹遇上了巧她娘——巧上加巧。但巧的概率稍微高一点，客户、厂家就都扛不住了。

       例如，上拉电阻的标称值就选在了边缘，加上最大的边缘误差+5%后，恰恰就超标了。总线上多挂一个终端，信号可能就不对了。电容值选在临界上方一点点，余量不够大，温度低时，容值会往下掉，低温下测试电源波动的影响，会因为电容储能不够，就可能在电源波动时重启复位。凡此种种，很多很多…

        以上情况，限于测试时被测样机的有限性（也就测有限的几台而已），这种小概率事件的产品就很难被抽检到，于是漏网之鱼会祸害品牌的。没听说过一句话“一粒老鼠屎坏了一锅粥”吗？更何况还不止一粒老鼠屎。

       怎么解决？测试的方式就别想了。您派俩人满大街闯红灯走一个月，试试会不会被撞死？可能性不大。派一大群人试试或许可能出俩倒霉蛋，可公司能接受被测样机数量太多吗？让那俩人走上十年八年的，也许他俩会被车撞出点啥事，但公司能接受一个型号的产品您一测试就持续三年五载吗？

       所以，解决问题的办法只有一个：器件参数的选型计算，通过数学方式知道参数的最坏组合，知道器件参数允许的边缘值，知道组合后可能出现故障现象的发生概率，从数据上您就知道如何具体改进了。都不用具体测试。一张纸一支笔，几个基础公式，一算就能得出答案。不战而屈人之兵，上之上者也。

2、计算太复杂、缺少测试仪器难题怎么解——电子仿真

        对于复杂电路、复杂结构、高频，模拟测试实验倒是能做，但内部隐患不会激发出来，我们只能感知到有外在显性现象的故障，隐藏的未达到触发外在显性故障隐患问题，如何发现？它在现场条件跟实验时不一样的时候很容易爆发。这类问题的解决方法是电子仿真。

       热仿真可以icepak，电路原理图仿真可以multisim，信号仿真可以HyperLynx，这只是典型代表，其他的工具软件还有很多。用起来都不太难，很容易上手，简单使用的话，半天多应该够了。

3、因为长期使用累积或疲劳才会出现的问题怎么发现——规范审查

       一个密封橡胶圈，2个月内怎么折腾它，都不会有什么问题，应力太大可能会有问题，但太大应力也没说服力啊，现实生活中根本不可能发生的应力，就算您能鼓捣坏它，又能以此为依据说服谁呢？可一个橡胶圈，就算常温常湿条件下，放上几年，都会疲劳，裂、失去弹性、变硬等等。

一个铝电解电容，长期在一个较高环境温度下运行，但该温度又没超过其所能允许的温度范围，您多久才能激发出其电解液干涸的故障现象来，可实际情况是，它要真放在散热片旁边，日子久了，就是容易失效啊，亲！

       这些问题，对测试工程师来说，我们不是没有测试方法，但最大的难题是测试时间。有一种做法是做加速应力测试，HALT、阿伦尼兹温度加速模型、振动应力加速、电应力加速拟合模型… 也只是个统计结果，到了具体产品上，该数据的真实性是否有效也还值得商榷。不过这些测试确实也能发现一部分隐患问题。注意：是一部分！而且不严谨。

      解决这些问题的方法是规范审查。常在河边走，必然会湿鞋，既然怕湿鞋，把离河边近的设计和器件挑出来处理处理就是了。何必非得去河边跺哒半年脚，弄湿了几双鞋后再相信这个结论呢。

4、万法归宗——模拟测试

       那些不好用模拟测试激发的隐患问题，大可以用以上三种方法帮助解决。但万变不离其宗，模拟测试方法仍然是测试发现问题的主导内容之一。模拟测试总共分6种，我自己总结的，版权所有，翻录必究哈。

    标准符合性测试

这个最简单，找对应标准参考即可。本行业有的参考本行业的，本行业没有的参考相关行业的。

    基于失效机理的应力测试

故障的发生需要2个条件：器件组件或设备有某种失效机理，现实环境有激发这种失效机理的失效应力。检查设备中有没有这种失效机理，分析未来用户环境中有没有这种应力，如果对上了都有，那就专门针对这个细节之处做测试。

比如密封橡胶圈低温变硬，密封型变差。那就对此做个低温试验。电解电容纹波电流大了，大气压再低点，esr上发热容易导致电容爆裂，那就施加个波动厉害的纹波，放在真空箱里弄个低气压做实验喽。

    极限边缘应力组合测试

现场应力虽然一般不会太极端，但万一遇到极端的，而且是几个条件都极端了，但单个的应力没有一个条件是超标的，如果坏了，您如何跟客户解释？所以模拟一下，检查下产品的综合抗压能力。比如电源波动中，同时注入EFT干扰，同时打着静电，看设备能否耐受。现实中，设备同时面临着三种情况的可能性还是有的吧？电网不稳、电钻与EUT同路电源、手摸按键打入静电，不就是这种组合嘛。低温+强振测强度、高温+积灰册散热、湿度+高压测绝缘强度和爬电距离…

    应力变化率测试

人热了不感冒，天冷不感冒，忽冷忽热容易感冒，满头大汗时猛吹空调就是如此。设备亦是一样。应力变化率主要是温度应力突变、电应力突变、振动应力突变，测试对象主要是输入电源、输入信号、输入能量、驱动负载几个方面的突变，看设备的抵抗力和容错性机制能否保证工作不出问题。这是一个很有效地方法。

    用户模拟测试

测试应力的选择依据就是用户现场，而不是技术法规标准，有些应力还会高出标准不少。模拟用户的环境条件、模拟用户的操作方式、模拟用户现场的互连设备，将这些模拟对象的正常因素、可能发生的单一故障因素，都要做一个模拟，确认产品都有了可靠措施，并且工作有效。这样才可以确保测试到位了。比如用户现场接地不好，不能让用户接触设备时有被电击的感觉。虽然这是用户现场的问题，但是我们的责任，我们有责任通过系列方法保证用户在任何情况下运行设备都是ok哒。测试就是代表各类客户模拟这一点。

    一致性测试

以上的所有测试都是发生在研发实验室，专门针对研发设计的测试。研发测试就算做好了，产品也改的没问题了，在批生产中，因为工艺的变化、布线的变化、供应商的不同、同一个供应商的供货质量不稳定等缘故，仍然需要在中试阶段对产品进行测试，以验证工艺稳定性、批次一致性问题。甚至要借助于统计学，分析产品批次测试结果的分布特性，从正态分布图上发现不同问题存在与否的统计学特征，以便从设计、工艺、文档上进行改进。

        以上为在研发和中试阶段发现隐患的测试用例设计方法。全部为我们的团队原创设计，本团队可以提供产品测试方案的委托制订、测试辅导、咨询、培训业务。有任何问题可联系瑞迪航科（北京）技术有限公司（18601144058  400-6800-965  china@rdcoo.com）