產品品質暨可靠度保證技術 -上部 Product Quality and Reliability Assurance

A. 可靠度浴缸曲線圖示，請參考簡報，可分三段，即「早期失效」、「有用生命期」、「衰老期」，各代表顯示不同特質，相對也具不同的因應方法。

B. 可靠度「韋氏機率紙和韋氏線」圖示，請參考簡報，同浴缸曲線概念，分三段，即「早期失效」、「有用生命期」、「衰老期」，因 X和Y軸定義和刻度，有變更。

本堂課，以如何降低早期失效數，即執行「製程應力篩選」，為討論主題。 先談篩選概念，及篩選的應力條件，並增加2個附件，幫助學員理解和佐證用，計5項主題。

A. 製程篩選概念，幾乎所有物件，皆存在早期失效，若直接上市銷售，高比率使用者，將發現產品，很容易異常或失效。

B. 篩選應力條件概念，篩選應力條件，當然要高於規格值，低於該物件，其物理應力的「機能界限(Function limits)」。

C.依前項，如何篩選和有效剔除不良，篩選應力條件討論，篩選應力因子，不一定只有高温(一般稱Burn-In)，可串聯式使用，不同單獨應力因子，如先執行高溫應力篩選，後再執行振動篩選。

D. ESS和HASS 評論。

E.篩選後是否合格定義，理論上，若製程篩選效果100%，則早期失效，不會存在，但電子產品的早期失效約 8000到9000小時，很難完全剔除，故篩選到什麼程度，才可接受，基本上還是回歸，到可靠度目標(設為λspec)，若篩選過後的失效率（設為λb），小於λspec， 即可符合商務要求，此即基本要求，為λb≦λspec。

A.電子產品早期失效很長，約8000～9000小時，傳統(含ESS)篩選方法，無法完全剔除，因此需要定義，符合篩選結果要求，基本要能符合規格要求，即選篩後失效率，小於規格值。

B.系統產品業界，通常只執行高溫篩選，只對電子零件，早夭剔除有效，其又溫度應力，通常皆不足，故篩選效果不佳，最適當製程篩選條件，接近機能界線下限的高溫 + 串聯製程振動篩選。 實例顯示，研華 PCBA 製程振動篩選條件，研究實驗例，參考附件04A–振動篩選條件研究論文。

C.振動對電子焊接點，及組件剔除早期不良(冷、空焊)有效，但通常因知識及技術能力不足，故很少系統產品企業，會去執行量產製程中，100%振動篩選。

D.溫度衝擊篩選方式，對子系統間匹配及機構等，剔除有效，但執行成本高，會降低產能，增加生產成本，故未有企業於製程，執行100%溫度衝擊篩選，但常見於設計樣品驗證。

E.早期失效問題，有可能來自零組件、焊接點、子系統之間、機構組裝等，加上早期失效時間很長(8000到9000小時)，故企業執行製程篩選，皆效果不佳，故有很大的改善空間。

半導體製程篩選研究分析，改善實例，參考附件04B - 製程篩選SRAM分析案例。

F.高加速應力篩選 HASS，觀念正確和認同，但若用於工商，系統產品生產線，因執行成本高，又會降低產能，增加生產成本，故企業界皆未予執行。

本堂課介紹，試產(含)前，產品可靠度的執行概念，分四小節。

A. 規格建立，指產品規格含可靠度，如何建立的前後概念，含「自我品牌(OBM)」和「委託設計(ODM/DMS)」，此兩種不同業務模式。

B.設計進去，依前A.項，建立最終產品， 其「可靠度設計目標」，建立產品機能方塊，和其他相關設計架構，經理性和羅輯方法，將「設計目標」逐層展開到底層，接下來就是開發相關設計內容。

C.實體設計樣品，測試證明出來，前項產出「設計樣品」， 依「產品規格書」，構建「測試驗證計畫(Test Plan)」，投入資源執行，「設計樣品可靠度驗證測試」，後續產出「測試報告及發行」，和執行設計審查，提出相關設計及其他問題，建立「改善方案」，並追蹤執行完成。

D.試產可靠度展示，若已確認， 設計樣品符合可靠度目標，接下來安排小量試產，依試產樣品，執行可靠度驗證測試，證明和確認，是否符合可靠度目標。

本堂課介紹試產後，產品可靠度的執行概念，分四小節。

E.執行量產早期失效篩選，依前第5堂課D項，已初設「量產製程篩選條件」，據此執行量產早期失效篩選， 收集足夠篩選資料，分析效果可否。

F.執行量產可靠度監督試驗，依前第5堂D項，已初設「量產可靠度監督計畫」，因大量生產變數多，為保證能維持，產品可靠度水準，故有必要執行，「量產可靠度監督計畫」。

G.工程及零組件變更，其可靠度確認證明，於大量生產期間，有多元因素，需執行必要的「設計變更」或「工程變更」等，甚至為解決問題，需先執行相關的測試、實驗，和整理、比較、分析等。

H.市場退回(修)與改善，市場退回(修)資訊中，隱藏許多使用者資訊，及產品品質和可靠度實證資料，應予適當整理、分類和分析，並研究如何解讀，和其成因，及如何改善的方向，甚至能解讀，目前運作制度系統的缺失。

本堂課，解讀可靠度表達概念，因可靠度內容，由四項參數組成。

1.4.1 四構面可靠度表達概念 - 來自NASA對可靠度定義，統稱為「風險與性能管理」，其由四大構面參數組成，是相互影響，任一個參數改變，將影響其他三個參數讀值。

A.使用時間或次數，「風險與性能管理」內容，其中第1個度量參數，為該物件能使用，多久的時間，通常用小時計算，或運轉等功能的次數。

B.使用空間及環境，「風險與性能管理」內容，其中第2個度量參數，為改變物件使用空間和環境，使物件能忍受的強度範圍。

C.物件或產品的性能，「風險與性能管理」內容，其中第3個度量參數，為物件展現，壽命相關特性的優劣， 通常為設計者，在意的主題。

D.物件的風險機率，「風險與性能管理」內容，其中第4個度量參數，為量化該物件或產品，於指定時間，其成功完成任務的機率，稱「R(t)」，或失效，無法完成任務的機率，稱「F(t)」，但 F(t) = 1 - R(t)。

以上四構面參數，因相互影響，若欲推論，某個構面的參數值，需先固定其他三個參數，才能推估最後的參數值。

1.4.2 定性化（量化）與需求化（非量化）表達，指可靠度表達，具量化值表達，稱「定性化可靠度規格表達方式」，若可靠度使用文字敘述，應用目的，稱「需求化可靠度規格表達方式」，以下簡要說明，此兩類表達方式，延伸內容，請參考附件 05 + 06。

1.4.3 產品可靠度輸入內涵，指產品可靠度需定義，誰使用該產品、使用環境、失效定義、可靠度目標、使用性目標、功能性能目標、其他產品目標等。

本堂課，從客戶或使用者，需求角度，列出多元需求方式，解讀產品可靠度。

A.產品企劃到可靠度需求，因可靠度，是產品規格書的一部份。

B.使用時間和環境要求，工業產品或設備，指近乎全年無休，其生產、檢驗、控制、運載、量測等。

C.市場退回維修要求，市場退回(修)維護費用，是售後服務成本主要部份。

D.產品性能強度 / 環境應力要求，從實體物理意義解讀，產品失效，是由外環境輸入應力，大於產品，所能忍受的強度，而失效，故有必要深入了解，使用環境應力的分佈（X1bar & σ1），及產品性能強度的分佈(X2 bar & σ2）。

E.成功完成任務的機率要求，當系統變得很複雜，我們就會很在意，是否可成功完成任務。

F.運輸、貯存、意外之要求，產品或裝備，不能只要求出廠前良品。

雛形樣品，為手工或3D印製，具完整的電性功能，及符合安全要求，但機構及包裝，尚未定案，故其執行目的及重點，精簡說明於下。

A.執行目的，最終目的，為確認實體產品，其可靠度是否符合，原可靠度目標； 產品安全規格要求，於此初測確認，但尚不含，產品機構的定性，及物件外觀、包裝部份。

B.執行重點，依上述執行目的，可整理執行的重點，簡要歸類。

a.執行確認，基本功能、電子性能測試、軟硬體整合測試、系統任務測試、熱效應測試等b.安全規範要求確認，及產品內部初測

b.安全規範要求確認，及產品內部初測。

c.重要零組件，工作溫度量測，及承受應力比確認，是否符合。

d.利用逐步應力測試（SST）方法，了解設計邊際(DM)，是否不足。

e.DFMEA質疑項目，再澄清測試，及/或 規劃後續改善方案。