不断有新产品、新设计推出的今天，仍然面临亘古不变的问题——产品寿命有多久？质量如何？PCBA是由多种材料、元件及互连结构组成的复杂系统，各要素均正常工作才能保证产品在预期寿命内可靠运行。只要其中任一部分出现故障，产品寿命就会大打折扣。
为应对失效导致的产品寿命缩短，首先要对产品寿命产生影响的因素进行分类；其次，PCBA在元件连接过程中会承受高温，每个部件在连接工艺前后产生变化，任何加速老化测试前，需要模拟连接工艺，以便更准确了解PCBA的真实预期寿命。
毫不夸张地说，评估PCBA系统中的所有部件和子系统是一项艰巨的任务，因此我倾向遵循帕累托原则，把评估清单缩减到更易管理的范围 。帕累托原则是指80%的后果来自20%的原因。这一至理名言是约瑟夫•朱兰提出的，他研究了维尔弗雷多•帕累托的著作，并于1951年出版了《质量控制手册》——至今仍是质量管理和质量控制的理论基础。
接下来是找出并避免导致多数产品寿命出现问题的原因，如有源和无源元件、PCB、子系统、连接器、线束等。同时，还要确定如何评估和量化失效因素产生的影响。
谈及产品寿命 ，总会提到“早期失效”“致命异常”“长期可靠性”“威布尔分析”和“潜在缺陷”等术语。还有很多缩略词已经从3个字母上升到4个字母：ESS（environmental stress screening，环境应力筛选）、HATS（highly accelerated thermal shock，高速热冲击测试）、HAST（highly accelerated stress testing，高加速应力测试）、HALT（highly accelerated life testing，高加速寿命测试）、HASS（highly accelerated stress screening，高加速应力筛选）、MTBF（mean time between failure，平均无故障时间）和老化（burn-in）。
另一分支是看手相的算命先生，我指的是科学家和工程师，他们的工作就是预测产品的寿命。您的汽车、电视或手机部件是否刚过保修期就坏了？是的，这些算命先生早有预言，要不然，为何他们要制定保修条款呢？
如何量化寿命期间承受的应力
“我不可能等几年，有没有办法加速老化？”这是我经常听到提问，也是寿命预测这一神秘艺术的核心。目前，一般通过加速应力测试来预测产品的寿命。其原理是通过增加产品所受的应力，产品寿命会以可测量的增量加速终止 。医学界以此方法预测人类的寿命。将寿命测试的加速应力与实际的环境相关联才是真正的挑战。全面评估产品在使用寿命期间经历的力学和环境条件后进行加速，同时规避实际使用中不会出现的因素，就可以量化产品在其寿命期间承受的应力。
力学应力通常与产品在实际使用中可能出现的跌落、振动、摇晃、震动和碰撞有关。环境应力包括产品在其预期寿命期间经历的大气条件（热、湿度、光、天气、气压等）。 许多情况下，产品还会产生运行小环境。
为制定有效的加速产品老化筛选方案，必须考虑产品运行、储存和使用期间出现的所有力学和环境条件。评估产品组装、交付和设置期间所经受的非运行性力学应力和环境应力也很重要，因为这可能是产品寿命期间承受的最大应力。
GUESS测试
目前最常用的加速寿命测试是GUESS(grossly un-correlated and exaggerated stress，简称GUESS，极其不相关和夸大的应力)测试。关于GUESS测试的文献有很多，人们讲述 GUESS测试的各种经历，以及从中获得的数据，就像讲述被UFO绑架的经历一样。许多GUESS测试都有其古老的历史，文献中提及的各种 GUESS测试通常都基于信仰、传闻或轶事 ，而不是科学。这些测试方法毫无来由，却在工程师间或者公司之间代代相传。
如今更多人使用Spock方法来确保产品的寿命。当产品要发货时，发货员举起右手，分开中指和无名指，心中默念“长寿和繁荣”。
产品寿命的预测
产品使用时长？当产品设计、供应链和可使用的元件不断“变化”时，回答这个问题很困难。让工程师预测产品寿命挑战巨大，需要对加速应力测试中获得的数据进行仔细权衡，花费时间和金钱去分析影响产品寿命的因素。
更多内容可点击这里查看，文章发表于《PCB007中国线上杂志》10月号，更多精彩原创内容，欢迎关注“PCB007中文线上杂志”公众号。
