一、概述

定义：
耐久性测试是通过模拟产品在长期使用中承受的重复性机械应力、环境应力或电气应力，验证电子电器产品的结构稳定性、功能持续性和材料抗疲劳能力，确保其在寿命周期内满足性能要求。

核心目标：

1. 验证抗疲劳性：检测材料老化、机械磨损、焊点断裂等长期失效模式。

2. 量化使用寿命：如按键按压次数、电机运行时长、电池循环次数等。

3. 合规性要求：满足国际标准（如IEC 60068）、行业规范（如汽车电子ISO 16750）及市场准入认证。

分类：

· 机械耐久性：按键/开关按压、铰链开合、线缆弯折等重复性动作测试。

· 环境耐久性：温湿度循环、盐雾腐蚀、紫外老化等气候加速试验。

· 电气耐久性：高负载通电循环、浪涌冲击、过压/欠压测试。

二、检测标准

1. 国际通用标准：

· IEC 60068-2-30（湿热循环）：验证材料吸湿膨胀导致的失效。

· IEC 62133（电池）：规定锂离子电池充放电循环寿命（≥500次，容量≥80%）。

2. 行业专用标准：

· 汽车电子：

o ISO 16750-4（振动耐久性）：频率5-2000 Hz，加速度20-40 m/s²，测试时长4-24小时。

o LV 124（德系车企）：车门线束弯折测试（10万次，R=50 mm）。

· 消费电子：

o GB/T 2423.34（中国）：按键耐久性测试（10万次按压，力值3-5 N）。

o USB-IF认证（接口耐久性）：Type-C接口插拔测试（10,000次，接触电阻≤40 mΩ）。

· 工业设备：

o IEC 60947（低压开关设备）：机械寿命测试（10万次操作，触头磨损≤50%）。

三、检测设备

1. 核心设备：

· 机械耐久性测试机：

o 按键/开关测试仪（如Instron 5900）：

§ 力值范围：0.1-500 N，频率1-10 Hz，支持自定义行程（如2 mm按键行程）。

o 线缆弯折试验机（如Taber 5900）：

§ 弯折角度±90°，频率30次/分钟，测试次数可达50万次。

· 环境试验箱：

o 盐雾试验箱（如Q-Fog CCT-1100）：盐雾沉降量1-3 mL/80 cm²/h。

o 紫外老化箱（如QUV Accelerated Weathering Tester）：UVA-340光源，辐照度0.89 W/m²。

· 电气耐久性设备：

o 负载循环测试系统（如Chroma 63200A）：支持多通道电源，模拟充放电循环。

o 浪涌发生器（如EMTEST UCS 500N）：电压6 kV，电流3 kA（IEC 61000-4-5）。

2. 辅助设备：

· 数据采集系统：多通道力/位移传感器（如HBM MGCplus）、高速摄像机（Phantom VEO 1310）。

· 失效分析工具：

o 金相显微镜（观察金属疲劳裂纹）、X射线检测仪（分析焊点断裂）。

四、检测流程

1. 测试设计：

· 应力参数设定：

o 机械测试：按压力值（如3 N）、频率（2 Hz）、行程（0.5 mm）。

o 环境测试：温湿度循环（-40℃→85℃，湿度85% RH，10次/天）。

o 电气测试：充放电倍率（1C）、循环次数（500次）。

· 加速因子计算：

o 依据科芬-曼森公式：N_f = C·(ΔT)^(-β)，预测温度循环对焊点的疲劳寿命影响。

2. 测试执行：

· 机械耐久性测试：

0. 按键测试：10万次按压（3 N力值，2 Hz），每5000次检测接触电阻和触发功能。

1. 线缆弯折：50万次弯折（±90°，30次/分钟），测试后检查导体断裂或绝缘层破损。

· 环境耐久性测试：

0. 盐雾测试：连续喷雾96小时（5% NaCl溶液，35℃），评估外壳腐蚀等级（ISO 9227）。

1. 紫外老化：500小时UV照射（0.89 W/m²），检测塑料黄变（色差ΔE≤3）。

· 电气耐久性测试：

0. 电池循环：500次充放电（0.5C充，1C放），容量保持率≥80%。

1. 浪涌冲击：10次浪涌施加（1.2/50 μs电压波，6 kV），验证保护电路有效性。

3. 结果判定：

· 合格标准：功能正常、无结构损坏、参数衰减≤允许阈值（如接触电阻变化≤20%）。

· 失效分析：定位失效点（如按键微动开关氧化）、提出改进方案（如镀金触点）。

五、费用与周期

1. 费用构成：

· 实验室自建成本：

o 机械耐久性测试机：20万-100万元；盐雾试验箱：15万-50万元。

· 第三方检测费用：

o 单项测试：

§ 按键耐久性（10万次）：8000-2万元。

§ 盐雾测试（96小时）：5000-1.5万元。

§ 电池循环（500次）：2万-5万元。

o 认证服务：

§ USB-IF接口认证：3万-8万元（含电气与机械测试）。

§ 汽车电子LV 124认证：10万-30万元（含振动、温湿度复合测试）。

2. 周期：

· 单项测试：

o 机械耐久性（10万次）：5-10天。

o 电池循环（500次）：3-4周。

· 认证流程：6-12周（含测试、整改、报告审核）。

六、实际应用

1. 消费电子案例：

· 问题：某蓝牙耳机按键在5万次按压后触发失效，原因为硅胶触点磨损。

· 解决方案：改用金属弹片结构，通过10万次测试（接触电阻≤50 mΩ）。

2. 汽车电子应用：

· 测试场景：车载充电接口插拔耐久性测试（1万次，LV 124标准），优化弹簧结构后通过测试。

3. 工业设备验证：

· 案例：工业继电器通过10万次开关测试（负载20 A/250 V AC），触头磨损≤10%。

4. 新兴领域挑战：

· 柔性电子：折叠屏手机铰链开合测试（20万次，R=3 mm），确保屏幕无折痕。

七、注意事项与趋势

1. 测试陷阱规避：

· 样本固定方式：夹具需模拟真实受力，避免应力集中导致假性失效。

· 环境干扰：盐雾测试后需及时清洁样品，避免残留盐分腐蚀设备。

2. 新兴技术应用：

· AI驱动的预测性测试：通过机器学习分析历史数据，优化测试参数。

· 数字孪生：虚拟模型与物理测试联动，减少实测次数（如ANSYS Mechanical仿真疲劳寿命）。

3. 行业趋势：

· 微型化挑战：Micro-LED显示屏的弯折耐久性测试（10万次，曲率半径1 mm）。

· 绿色耐久性：生物降解材料的耐候性验证（如PLA塑料紫外老化500小时）。