機構可靠度的測試規範 General mechanical Reliability test Standards

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機構可靠度的測試不外乎是為了確保產品安全的、品質確保的送到消費者手上，整體而言，機構可靠度測試的驗證的項目大致上囊括了以下這幾個項目。縱使機構可靠度的測試是測試部門所負責的項目，但是機構設計人員對於測試的detailed items仍然要加以了解，但是項目繁多，這篇文章的分享只能夠列出 main items，希望大家瞭解。

1. 產品結構的緊固性 structure rigidity

** 在結構設計上，不論是以螺絲的方式鎖固零件、或是snapped in、或是spring compress 方式、blind mate冷、熱插拔的緊固、以及不同方式的組裝形式..….等等，這些的結構固定需求，所有零件都必須在系統中被穩固的固定。

2. 產品結構能量的緩衝性 structure energy absorbability

** 對於某些特定零件(component)的固定，會因為系統的測試規格已經超過了零件的規格，這時候就在系統結構件和零件(component)之間，必須有一個緩衝區或緩衝件。例如，當客戶要求產品測試的vibration test規格必須達到5G (MIL-STD-810G)的可靠度測試規格，機構設計則必須要有相應的對策，比如說，BTB connector 必須選用有彈性移動的type、硬碟或特殊零件的固定必須加入rubber grommet (damper)……等等，抑或是選用能夠達到5G vibration test 規格的零件。

3. 產品結構的功能性 structure function fit

** 所謂的結構的功能性，包括結構的銳利邊、銳利角、按鍵會不會卡鍵、結構鎖固後會不會影響風扇運轉、影響其他結構或零件的功能、結構的強度、活動件的做動會不會受影響、系統要搭配外部的device會不會有問題…….等等的事項，這些都是在結構上要特別注意的。

4. 產品外觀處理可靠度 cosmetic and coating reliability

** 任何的產品系統外觀或產品系統內的表面處理、或者是素材，亦或者是外購零件的美觀，都有其要求的測試規格，例如 indoor產品 和 outdoor 產品的測試規格要求就有非常大的差異，表面後加工(2nd operation)的製程要求及測試、撥水測試、高低溫循環測試、酸鹼測試、產品外觀和包裝材料的接觸面、UV 測試......等等，非常多的測試項目必須在廠商及系統廠在NPI階段就必須做好的驗證。

5. 包裝的緩衝保護 packaging cushion capability

**系統產品在出貨運輸模擬的機構測試中，包裝材料扮演著很重要的保護角色，好的包裝緩衝設計能夠吸收大量的G值能量，避免能量直接衝擊到產品的零件。當然，要達到這個功能。有賴於好的包裝設計，其中包括包裝材料的內緩衝設計和外緩衝設計，以及在機構測試後，對於緩衝材料和其他包材被衝擊的解讀，最後做對策的提案。

6.運輸路徑的安全性

** 雖然運輸和包裝有種唇齒相關的連結性，但所有的運輸相關測試畢竟是一種模擬路況和搬運的測試。如果運輸過程的搬運是亂甩亂摔、堆放產品包裝的時候亂擺不按照包裝的表示、運載機具的穩定性….等等，都會對產品品質造成威脅。

接下來是我們今天要分享的主題，到底機構測試的規範有哪些呢？欸，又有朋友可能會問，這應該是可靠度測試部門的工作啊！某種程度來說，機構爸同意這種說法，但是身為機構設計的成員，我們能夠不懂機構測試的規範嗎？就如同前面文章分享的Regulatory測試規範一樣，如果機構設計人員一點概念都沒有，那又如何能夠在設計時多一點考慮、在發現產品的問題時能夠觸類旁通的找到對策呢？甚至在測試結果發現是機構設計的問題時，是不是有能力和測試人員join-test，機構設計人員要主動對問題，因為終究這個問題的責任壓力還是會落在機構設計人員身上。所以，只有充份的了解機構測試的規範，才能夠提出最好的設計。雖然測試規範的定義、製訂是由測試部門(validation team)所負責的，但是機構設計人員對於測試規範不可以都不了解，更何況測試的結果是fail的時候，要解決問題的部門是機構設計部門。所以，不管是Safety、EMC、Thermal、Mechanical (Reliability)、Serviceability…..等等，測試結果所發現的問題，(機構)設計人員就應該對問題有著「問題終結者」的態度去面對問題、解決問題。再說，每個特定規格的零件(component)還會有其個別的測試要求，例如在前面文章介紹過的MSR 刷卡的測試、機構件的鹽霧測試、柏格測試、高低溫循環測試、熱熔銅釘的測試、BCR 測試(如7-11店面使用的條碼機）、酸鹼測試、耐磨測試、烤漆面及素材面的測試、顏色測試，IMD/IMF/IMR/OMD面的測試、hinge的rotate/swivel 測試…..等等，很多面相的測試項目，這些測試項目及規格我們是不是都了解了，往往品管部門的SQE或IQC不懂時，尤其是機構件進料部品，品管部門就回過頭來要求機構設計人員把規格定義在2D圖紙上 ，一旦規格定義錯了，產品的品質就會因為設計規格而造成問題，機構設計人員又得負起問題的責任了。更何況如果規格都不了解，那就根本沒有能力去訂規格。

回到今天的主題，到底機構測試規範的種類有哪些呢？3C機構設計爸就以實際上執行的狀態，把機構測試規格分成2大類型，第一種類型是公司(或客戶)測試部門針對公司產品屬性及出貨經驗所整合而成的Integrated測試規範。第二種類型是業界的公規測試規範。

1.整合型Integrated的測試規範

** 很多企業的測試部門整理了業績的各種測試規範，或者是lesson learn，整理成一份適合公司產品的測試規範。

** 除了公司的測試規範之外，還會針對每個客戶的產品屬性來製定specific測試規範。

** 當然，通常測試部門也會把相關的測試規範做個matrix總表，把不同產品屬性的測試規範做出清楚的比較。

2.業界的公規：

**所謂的公規，指的是該協會所制定的測試規範，在內容及測試項目、測試規格來說，會有很大的差異。在業界的公規，大致上有ASTM、ISO 、ISTA 、MIL、JIS、IEC 、IPC、EN、ETSI、DIN、TEL CORDLA….等等，除了這些公規的機構測試規範，當然還有其他未被列入的相關公規。以上列舉出來的公規當中又以ASTM、ISO 、ISTA 、MIL、JIS、IEC 、IPC、EN、DIN在台灣業界比較常用，然而 DIN屬於歐系規格中在半導體設備業比較常使用的一種。

今天就以一個公規的範例來說明，當客戶指定"產品的出貨運輸組成" 必須以ISTA 3E 這份規範來當作測試規格，那麼每個測試的樣品(系統)必須按照ISTA 3E 規範中第二頁的表格中所定義的順序和項目執行測試。但是對於產品系統的單一機台的測試，仍然會有另外一份的測試規範，比如單一產品系統的drop test，是裸機落摔、還是含包裝落摔，Shock test、Vibration test….等等。大體上，機構測試分為2種

A. 單機測試: 這個測試包括了 drop test、vibration test(vibe test)、shock test、bump test、IPxx test、spill test、PCI(security) test、storage test、structure test (IP code)、...等等。

B. 包裝測試: 這個測試包括了公司測試部門所制定的規格，或是客戶的規格，或是業界使用的公規 例如 ASTM、ETSI、ISO、ISTA、TEL CORDLA、IEC、MIL、JIS、EN、...等等。以其中ISTA 測試程序為例，它的內容包括了:

1系列：完全不模擬運輸完整性測試

1A：重量小於68kg的包裝件的測試

1B：重量大於68kg的包裝件的測試

1C：重量小於68kg的包裝件的擴充測試

1D：重量大於68kg的包裝件的擴充測試

1E：同壹產品的集合包裝件的測試

1F：重量小於68kg的包裝件的測試（隨機振動）

1G：重量大於68kg的包裝件的測試（隨機振動）

2系列：部分模擬運輸完整性測試

2A：重量小於68kg的包裝件的測試

2B：重量大於68kg的包裝件的測試

2C：家具包裝測試

2D：扁平包裝件測試

2E：超長包裝件測試

2F：NMFTA關於TLT運輸環境下的性能測試

3系列：完全模擬運輸完整性測試

3A：包裹運輸體系環境下的包裝件測試

3B：TLT運輸環境下的包裝件測試

3E：同一產品的集合包裝件測試

3F：從集散中心往零售商的運輸環境中的包裝測試

3H: 大型包裝件的測試

3J：山姆電流通環境下的包裝測試

4系列：加強模擬運輸測試

4AB：指定流通環境下的包裝測試

5系列：集中模擬運輸測試

5B：溫控包裝件的熱性能測試的指導準則

6系列：會員的包裝性能測試標準

6A：Fedex關於重量小於150磅的包裝件的測試

6B：Fedex關於重量大於150磅的包裝件的測試

7系列：發展測試標準

7A：裝載重量小於27kg的可重復使用容器，且在托盤上進行集裝的容器的測試

7B：裝載重量小於150磅（68kg）的可重復使用容器的測試

7C：可重復使用的中轉箱測試

7D：包裹運輸體系下的溫控運輸包裝件的測試

關於機構件的規格訂定：

** 很多機構件的單件測試，公司或客戶並沒有訂出規格，這時候就會倚賴機構設計部門把模具件、外購件的測試規格定出來。例如說對於後加工電鍍面的測試規格、塑膠件熱熔銅釘的強度測試規格、表面測試RCA的規格訂定、鹽霧試驗規格、日本客戶產品尤其要求護手霜及酸鹼測試規格….等等，一堆規格等著機構設計人員去了解、整理、並消化成自己的專業知識。

早期對於產品經過運輸途徑後的品質確保的驗證，都是用路測(road test)來驗證，但是路測已經過時了，而且因為道路品質的改善(尤其在中國)，對於產敏設計或包裝設計的問題，路測就會看不到這些問題，反而造成產品品質的隱憂。所以目前都是以palletizing vibration test 來取代了，科學又精準的驗證產品和包裝的問題，特別是包裝材料對產品的保護是否足夠。

參考文獻： ISTA_2009

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