用于设计与过程改进中的加速寿命试验及其实例

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1、美国可靠性强化试验技术发展点评1 环境可靠性试验简要回顾 随着竞争的发展与深化，市场对产品的要求也越来越高，物既要美，价亦要廉，作为产 品质量与可靠性保障重要手段的环境可靠性试验也相应地得到不断的发展。1.1 环境模拟试验早在 40 年代美国就对产品的设计开始采用单因素环境的研制试验与鉴定试验，以检验 设计的质量与可靠性。至70年代发展到采用综合环境可靠性试验(CERT)和任务剖面试 验。为检验工艺则采用不带设计余度的验收试验。随着环境模拟试验技术的发展与成熟，各政府部门及军兵种相继颁布了一系列的国标、 军标，以严格的法规形式来保证产品的质量和可靠性，其中最有代表性的如环境模拟试验军 标MIL

2、-STD-810,可靠性试验军标MIL-STD-781和空间飞行器试验军标MIL-STD-1540以 及它们的修订版，具体产品型号则根据这些标准与型号的特点制订详细的试验大纲。长期以 来环境模拟试验便成为保障产品可靠性主要手段。该技术的特点是:模拟真实环境,加上设计裕度,确保试验过关。因此,环境模拟的真 实程度和设计裕度的大小便成为两个关键的因素,要提高可靠性就必须对环境进行更精确的 模拟和加大设计裕度,但这样一来便使难度增大,周期拖长和增大成本。这种方法的不足之处是对设计和工艺缺陷未作专门处理,只分别通过鉴定试验与验收试 验解决,因此潜在缺陷残留量仍不少,随时都可能在外场使用时出现故障,可靠

3、性的增长靠 自然反馈缓慢地实现,这时木已成舟,留给设计修改的时间与空间都极其有限,从而使市场 竞争的优势大为降低。1.2 环境应力激发试验激发试验(Stimulation)与模拟试验(Simulation)的思路相反，它是用人为的施加环境应力 的方法,快速激出并清除产品的潜在缺陷来达到提高可靠性的目的,因此试验时不仅不求获 得通过，反而求激出潜在缺陷越多越好，这一思路虽早为人知，但发展却比模拟试验慢得多。早在50年代的老化试验便是激发试验的最初形式，所加应力有高温、温度循环和温度 冲击等，至 70 年代后发展成当今广义的环境应力筛选。由于试验的目的是激发、清除缺陷， 故所加应力不必模拟真实环境

4、，只要激发的效率越高越好，这样一来试验就简单多了，根据 经验至今公认为最基本最有效的应力是高温变率的温度循环和宽带随机振动。这里应着重指出的是自从1979年美国海军颁布了海军生产筛选大纲NAVMAT P-9492 后收到了惊人的效果，产品可靠性获得上倍的提高， 1982 年美国环境科学学会又颁发了指 导性文件电子产品环境应力筛选指南使应力筛选进入了一个蓬勃发展的时期。在此期间 发表了大量的文献，其中有人也试图用“军标”的形式来加速这一技术的发展，但这种尝试 是错误的也是极其有害的，极易把问题搞混淆，重新把问题拉回到“模拟”的轨道，把“激 发缺陷”又变成“试验通过”。因为“获得通过”有时是由于筛

5、选方案不当或应力量级太小 所致，而产品的可靠性并未获得真正的提高，故应力筛选只能用“指南”的形式执行，不同 的缺陷类型和不同的失效机理必须使用不同的筛选方案而无统一的标准可言。要强调的另一点是当今的应力筛选方法都是在设计无缺陷的前提下针对生产过程的缺陷的，实际上设计缺陷除用鉴定试验外并无其它专门的方法检测和清除，因此专门研究设计 缺陷的排除以提高产品的可靠性仍有很大的潜力可挖，这就是本文点评的重点。2可靠性强化试验(RET)的兴起与发展80 年代初就在应力筛选迅速发展的同时，人们就已经注意到由于设计潜在缺陷的残留 量仍不少，为可靠性的提高提供了可观的空间，另外，还有价格和研制周期问题，这是当今

6、 动态市场竞争的焦点，实践证明可靠性强化试验正是综合解决这一问题的最好方法。从图1 中可以清楚地看到2:RET获得的可靠性比传统方法高得多，更可贵的是RET在短时间内就 获得早期高可靠性，无需像传统法那样需长时间的可靠性增长，从而也降低了成本。最先从事这方面工作称得上先驱者的是G.K. Hobbs,K.A. Gray和L.W. Condra等人，他 们称这种试验为高加速寿命试验(HALT)和高加速应力筛选(HASS),前者针对设计，后者针 对生产，方法的核心是施加大应力，一步步地加，一次次地排除缺陷，故也叫步进应力法, 以此获得高可靠性，从 80年代末至90 年代初，相继在各工业部门推广应用，

7、无一例外地取 得了很大的成功，由于商业竞争与军工保密的原因至今许多重大成果仍未解密发表。连名称 也尚未统一，有的叫步进应力试验(Step Stress)，高加速寿命试验(HALT)，应力寿命试验 (STRIFE)，应力裕度和强壮试验(SMART)和可靠性强化试验(RET)等等，波音公司把RET 当作这一试验技术的统称是较为合理的，因为它突出了强化试验的特点。RET 得到迅速发展的原因还在于90 年代市场可靠性观念的更新和关键技术的突破。L. Condra在其系列论文中说3，美国生产厂家在80年代认识质量的重要性，深知市 场只接受质高价廉的产品，到90年代又认识到可靠性的重要性，深知市场对产品不

8、仅要求 高的开箱率，而且要求在设计寿命期内确保性能良好不变。这是新一轮对可靠性的挑战，而 RET 正是满足这一挑战的最好方法。Condra 指出按传统的可靠性定义去应付瞬息万变的动态市场显得太被动了，厂家只对 用户的条件(规范)负责，不对产品的使用负责必然导致在市场中的失败。于是90 年代的一 种进取性的市场可靠性定义便应时而生:一种可靠的产品应随时都能完成用户需其完成的任何任务。这样一来，厂家便变被动为 主动，了解用户对产品的要求，关注市场的发展，不断改进更新产品，以上乘的质量可靠性 换取不断扩大的市场占有份额，获取丰厚的利润回报，因此可靠性便不再是一种成本负担， 相反可靠性正是商家追求的一

9、种资产、一种财富。但是，传统的可靠性试验既极费钱又极费时，必须要开发一种新的经济有效的替代法来 适应这一需求，这便是RET法。RET技术的理论依据是故障物理学(Physics of failure),把故 障或失效当作研究的主要对象，通过发现、 研究和根治故障达到提高可靠性的目的。对当 今高度复杂的电子或机电产品，要发现潜在故障非易事，特别是一些“潜伏”极深的或间歇 性故障，必须采用强化应力的方法强迫其暴露，实践证明RET法效果显着。Gregg K.Hobbs 先生曾就强化应力的效果问题设计了一种金属试件， 对疲劳寿命进行 了研究4,发现当应力强度增加1培时，疲劳寿命降低为1/1000，在实际

10、应用时振动引起的 失效就属这一类型，除了施加强化应力外，由于有缺陷产品的应力集中系数高达 2-3 倍， 从而使疲劳寿命相应降低好几个数量级，这样就使产品内的有缺陷组件与无缺陷组件在相同 的强化应力下疲劳寿命拉大了挡次，使缺陷迅速暴露的同时无缺陷组件损伤甚小，这一理想 的效应正是我们所需要的。对于温度循环则属热疲劳性质，S.Smithson先生在效率与经济性一文中也给出了 类似的效果，若以两个不同的温变率为例，一个5C/min,另一个强化到40C/min,则它们的 疲劳寿命效率比为4400 : 1,对其它温变率的情况见下表：温变率C/min51015203040循环数400551772.2 1m

11、in/每循环 66 33 22 16.5 11 8总时间 h 440 30 6 1.9 0.4 0.1根据上述数据可以看到RET的综合效果是:大幅提高可靠性，高度压缩时间，从而也降低了 成本。要实施强化应力必须要有相应和设备，沿用传统的试验设备进行RET也能取得某种程度的 成功，但由于现有温箱的温变率偏低，多在510C左右，振动台只有单轴台，试验时需换 向，价格也贵，无法满足RET的要求。因此，一种崭新的高效价廉设备的应时推出配合了 RET技术的发展，新设备由高温变率温箱和气动式3轴6自由度(6D0F)振动台组成，高温 变率用液氮致冷取得，这本非新技术，但由于过去人们误对液氮成本过高的担心，致

12、使长期 被搁浅，现经全面比较，因RET的高效率的时间和高压缩而反使成本有所降低，从而得以 确认使用。6DOF 台由气动反复冲击机发展而成，该机原用于模拟炮射冲击环境， 因其有 6 自由 度空间和价廉的特点，被看中用来改装模拟随机振动，经过不断的改进发展获成功，关键技 术主要有二，一是锤头击打频率 f=3050Hz 和锤头击打力度可随机调制(通过冲程)，这样 由若干个锤头和一个台面构成的气动振动台便可产生一种非高斯型的准随机激励。二是累积 疲劳系数(AFF)分析方法在该类激励的成功应用。根据GHenderson引用Lambert,R.G的研究 成果6,累积疲劳损伤主要由大于20的应力峰所造成，而

13、6DOF台具有丰富的远大于20 的峰值概率分布，故具有极强的激发缺陷的能力，根据对AFF的计算结果，6DOF台的效 率与单轴振动台比为2114 : 1。原担心作为6DOF台的缺点的试验均匀性和重复性问题，经G. Hobbs和惠普公司等进 行了长达一年多的试验研究也得到了很好的解决。3 可靠性强化试验技术3.1可靠性强化试验(RET)的目的RET 是故障防治策略中的关键环节，与应力筛选针对生产缺陷不同， 它的目标主 要针对设计缺陷或设计薄弱环节，旨在通过强化试验手段查找设计薄弱环节，分析原因，采 取改进措施，彻底排除，不许重现，以获预期的设计高可靠性。RET在设计完成后但未投 产前进行。3.2

14、RET的内容与应力参数RET 包括步进应力试验和加速寿命试验。应力参数以温度循环和随机振动为基础 根据产品的特点再酌增工作应力(电应力)或其他应力如加湿。应力量级按步长逐步递增，直到远超出规范范围甚至达到破坏极限。以下参数供选 用参考:温度循环温度范围：高低温步长各1015C，至最大为-60+125 C温 变率：步长23C/min,至最大30C/min端点保温时 间:10min在保温段同时进行通、断电试验。随机振动(3轴6自由度)频 率 范 围: 55000Hz振动 量级：步长23 g RMS,从2起至28 g RMS 振动时间：每步lOmin结束试验的原则：(1) 至破坏极限，(2) 根据对

15、设计余度的要求确定，(3)出现非正常失效，如材料熔化。3.3 强化应力筛选强化应力筛选的目的与传统的应力筛选相同，是针对生产过程的工艺和元器件缺陷，但所用的应力量级要大，根据RET的结果即破坏极限来确定，以下参数供选用参考：温度循环:端点温度取破坏极限的80%;随机振动:取破坏极限的50%或更低一些；筛选方案验证：旨在验证该方案的合理性，即快又彻底地激出缺陷， 但又不损伤好 的硬件。做法为选取至少3个样件，每个样件反复试验1020次，以不再出现故障为准。4关于RET技术的应用与展望在民用产品方面已成功地应用在通讯、电子、电脑、能源、汽车等工业部门。这类 产品的可靠性增长过去主要靠用户的自然反馈

16、信息进行，周期长、更新换代慢，因此， RT 主要被用于新产品的开发和老产品改型中关键部件的改进以及预先研究。例如有名的福特汽 车和惠普公司就是使用 RET 技术获得产品的高可靠性和快速更新换代的。由于民用产品类别繁多，性能要求各异，在使用该技术时需灵活掌握，应力量级可 高可低，以获得所需的可靠性、成本和周期的综合优化值，在排除设计、工艺缺陷时，既可 分别处理，也可综合处理，视要求而定。十几年来这一技术是在应力筛选的统称下发展起来 的，因而学科上形成了一个新的分支，叫商用应力筛选(CSS)。可以断言，RET技术将成为 民用产品创造名牌的重要手段。在军工、航空、航天方面的应用要晚一些，近几年来应用

17、越来越多，发展也快。航 空方面波音公司已于1994年在波音-777飞机上应用，获得了成功。接着计划在波音-737新 一代应用。航天方面参加1995年11月波音公司召开的故障防治策研讨会就有9家，其中 Allied Signal Aerospace 和 Olin Aerospace 公司就是选用 TVC-9 试验系统作这类试验的。据 CHI Systems公司透露，在航天工业有时也采用RET技术做卫星整星或导弹仓段试验，但 必须将专用激振锤安装到结构内的特定部位上，以形成一种分布式激励系统。由于航天航空产品对可靠性要求高，因此必须把RET与模拟试验结合起来，用RET 技术获得大的设计余度，确保高

18、可靠性，用模拟技术按“军标”或“国标”规定的条件进行 鉴定试验和验收试验，以确认设计可靠性和验收产品。有越来越多的实践证明，经RET和强化应力筛选的产品已获得足够高的可靠性， 往往使鉴定试验和验收试验变成一种形式或橡皮图章。由此，我们有理由断言，随着经验的 积累， RET 技术与模拟技术必然朝着相辅相成、取长补短、互相渗透、简化取代以获取可 靠性、经费和进度三者的最隹综合效益的方面发展。参考文献1 John *ton. Environmental Testing And Stress Sereening.2 陈奇妙编译. 波音公司的故障防治策略和可靠性强化试验技术.见 :陈奇妙主编. 可靠性

19、强化试验技术.1998:14213 Lloyd W Condrs. Accelerated Testing for Product Reliability Assurace.4 Gregg K Hobbs. Highly Accelerated StressScreens ASS. Proceedings ES 19925 Stephen A Smithson. Effectiveness and Economics ardsticls for ESS Decisions. Proceedings ES 19906 G Henderson. 6DOF Machine Characteristi

20、cs and Methods of Measuring Effectiveness.Test Engineering & Management, June/July 1992试验与验证1 筛选 screening一种通过检验剔除不合格或有可能早期失效产品的方法。检验包括在规定环境条件下的目视 检查、实体尺寸测量和功能测量等。某些功能测量是在强应力下进行的。(GJB451-90) 为剔除或检出有缺陷的或早期失效的产品而进行的试验或一组试验。 (GB/T3187-94) 通过检查以剔除不合格的或显出早期失效产品的程序。这包括在特定的环境条件下目视检 查，物理尺寸测量和功能的性能测量。 (MIL-S

21、TD-721C-81)编者注：GB/T3187中，此术语称筛选试验(screening test)。2 环境应力筛选 environmental stress screening (ESS) 在电子产品上施加随机振动及温度 循环应力，以鉴别和剔除产品工艺和组件引起的早期失效的一种工序或方法。 (GJB1032-90)为发现和排除不良零件、元器件、工艺缺陷和防止出现早期失效，在环境应力下所做的一系 列试验。 (引自GJB451-90中“环境应力筛选试验”的定义)为暴露产品的薄弱部分及质量缺陷，在环境应力下所做的一系列试验。 (MIL-STD-721C-81) 在环境应力作用下的一系列试验， 目的

22、是暴露薄弱部件及工艺缺陷， 以便纠正。(MIL-STD-785B-80)3 老练 burn in 一种让产品在应力下工作一段时间以稳定其特性的方法。 (GJB451-90) 对于可修理的产品，在规定的环境下执行着每个产品功能的硬件随着早期失效期的每个失效 不断地加以修复性维修，其可*性得到提高的过程。对于不修理的产品，则是产品置于功能运行的一种筛 选试验。 (GB/T3187-94)4 可*性增长试验 reliability growth test为暴露产品的薄弱环节，并证明改进措施能防止薄弱环节再现而进行的试验。(根据GJB451-90 改写)5 可*性研制与增长试验 reliability

23、 development and growth test 为查出缺陷并证实有关的纠正措施能防止这些设备缺陷重新出现而做的一系列试验(也称为“TAAF”试验)。(MIL-STD-785B-80)为暴露产品的薄弱环节，并证明改进工作能防止其在使用状态下再出现而做的一系列试验。 注意：对试验产品的修理不构成对薄弱环节的改进(也称为“试验、分析和改进(TAAF) ”)。 (MIL-STD-721C-81)6 可*性鉴定试验 reliability qualification test为确定产品与规定的可*性设计要求的一致性，由订购方或其代表用有代表性的产品在规定条件下所作的试验。并以此作为批准定型的依

24、据。(根据GJB451-90改写)在规定的条件下由政府或其代表用有代表性的产品做的试验，以确定产品和设计要求的一致 性，并以此作为批准投产的依据(也称“验证”)。 (MIL-STD-721C-81) 指在规定条件下由政府或其代表用获准结构的典型产品所做的试验，以确定与规定的可*性 要求的一致性，作为批准生产的根据(也称为“可 *性验证”或“设计批准”试验 )。(MIL-STD-785B-80)7 可*性验收试验 reliability acceptance test 用已交付或可交付的产品在规定条件下所作的试验，其目的是确定产品是否符合规定的可* 性要求。 (根据 GJB451-90 改写)在

25、规定的条件下由政府或其代表用已交付的或可交付的产品所做的试验，其目的是为了确定 产品是否符合规定的要求(包括第一批产品的验收)。 (MIL-STD-721C-81) 指在规定条件下由政府或其代表对已交付或可交付的产品所做的试验。以确定生产方产品与 规定的可*性要求的一致性。 (MIL-STD-785B-80)8 耐久性试验 endurance test /durability test 为测定产品在规定使用和维修条件下的使用寿命而进行的试验。 (GJB451-90) 为预测或验证结构的薄弱环节和危险部位而进行的试验，它作为确定经济寿命的基础。(GJB775.1-89)9 寿命试验 life t

26、est是为了证实受试的产品在某种规定条件 (工作、使用、贮存 )下的寿命而进行的试验。 (JIS Z8115-81)10 实验室试验 laboratory test 在试验室内，模拟实际使用条件或在规定的工作及环境条件下进行的试验。 (GJB451-90) 在规定与控制的条件下(可模拟或不模拟现场条件)所做的验证试验或测定试验。(GB/T3187-94)在实验室或工厂条件下进行的试验。(OCT 27.002-89)11 现场试验 field test 在实际使用状态下所进行的试验。对产品的工作状态、环境条件、维修情况和测量条件等均 需记录。 (GJB451-90)编者注：GJB451-90中此

27、定义称为“使用现场试验”在工作、环境、维修和测量条件均作记录的现场所进行的验证试验或测定试验。(GB/T3187-94)产品在使用条件下所进行的试验。(OCT 27.002-89)12 加速试验 accelerated test 所有的试验实施方法和条件保证能比在正常试验下更短的时期内获得可 *性信息的实验室 (试验台)试验。(OCT27.-092 为缩短试验时间，在不改变故障模式和失效机理的条件下，用加大应力的方法进行的试验(GJB451-90)为缩短观测产品应力响应所需持续时间或放大给定持续时间内的响应，在不改变基本的故障 模式和失效机 理或它们的相对主次关系的前提下，施加的应力水平选取超

28、过规定的基准条件的一种试验 (GB/T3187-94)13 高加速寿命试验 highly accelerated life test (HALT) 在产品研制阶段，为得出产品设计裕度和极限承载能力 (破坏或损伤极限 )而设计的一种试 验，它应用步进 的方法给产品施加环境应力并检测其性能，直到产品失效为止。为提高试验效率，所施应力 并非工作环境的模拟而是加速应力，通常为高变温率(至少应大于25 C/min)的温度循环和多轴随机振动, 还包括有通电循环、电压偏低、频率偏差等电应力。高加速寿命试验得到的应力极限值可以作为确定高 加速环境应力筛选的应力量值的依据。(根据参考文献 138 编写)14 高

29、加速环境应力筛选 highly accelerated stress screen-ing (HASS)为了加速筛选进度并降低成本，使用加速环境应力(通常是高加速寿命试验应力的某个百分 比，即极限承载能力/设计裕度)对批量产品进行的环境应力筛选。(根据参考文献 138 编写)15 可*性强化试验 reliability enhancement testing (RET) 通过系统地施加逐渐增大的环境应力和工作应力，激发和暴露产品设计中的薄弱环节，以便 修改设计，提高产品可*性的一种可*性试验。(根据参考文献 138 编写) 产品之质量与可*度虽已有成为”基本要求”之趋势，但如能使用最有效率手法

30、(短时间、低 成本、及有效)来确保质量与可*度，仍能构筑企业兢争之优势。HALT & HASS手法可以在最短的时间 内获得等效于长期环境试验试验的效果，可缩短产品研发时间，并针对所遇到的缺点进行改善，具有提升产 品可*度、并具时效优势的双重效益。HALT试验方法跳脱传统可*度试验之环境条件仿真(simulation)思考模式，讲求产品潜在缺 陷之激发(Stimulation)，以更严酷之条件找出产品之缺点、然后反复加以改善；HASS则是以HALT确认 之产品规格进行 有效之应力筛选。在欧美，HALT & HASS手法已被资通产业广泛运用, 初期因其与传统可*度试验观念不同而遭到质疑，但已被证实

31、其所找出之缺点与产品维修发现缺点有八成以上之重迭，更被证 实HALT可大幅减少工程师的长期困扰NDF (No Defect Found)现象，其对减少顾客报怨、降低维修成本之 功效已是无庸置疑。加速寿命增长试验箱HALT (Highly Accelerated Life Tests) CHAMBER目标：可*性 GOAL: RELIABILITY 产品的可*性是确保产品在全球市场的激烈竞争中保持不败的关键因素，在产品可*性 方面的投入已经从客户和厂家满意的笑脸上证明了已收到的回报。在安吉拉通力集团，我们融汇了 50 多年设计和制造 环境试验设备的丰富经验，为用户创造了一个可进行可*性增长试验的

32、高技能系统。通过该 系统，可将试验样品置于超级环境应力条件之中，并可进行各种方式的加速应力试验：如加速寿命增长试 验(HALT)、加速应力筛选试验HASS (Highly Accelerated Stress Screens)、分步式应力试验和其它试验。 每一种应力的特殊筛选可以有效地防止传统试验和设备可能漏检的情况发生。-实例7-印制电路板组件。在HALT和HASS试验中有50%的卡出现问题。这些电路板在 生产的HASS过程中出现了故障但拿回到实验室分析其故障的根本原因时却发现工作正常。在应用最小量的振动 时，故障源追溯到了 EPROM部分，包括EPROM刷新的频率。在这一部分发现由于不正规

33、的安装和移动 使插座出现了退化。在现场使用中这一原因应该也导致了大量的故障，因为常规的电路板处理也会引入故障。对 装有新的 EPROM 和插座的电路板进行筛选验证试验，结果不再有故障出现。此后生产厂在安装和移动 EPROM 时使用正确的方法，改进了生产过程。在此类电路板上使用的插槽也提高了质量。厂家更计划从电路板上 完全移除这些插槽。-实例8 -供电。HALT试验中发现这种特别的供电产品存在几个设计问题，本实例仅说明 其中的一个问题。在温度和振动混合循环的开始，所有的输出都降到零。通过分析发现该单元在互连跳接 处有一个起来的管脚。测试另一个单元时在温度和振动混合的第二个循环中输出降到零点。经查

34、找在12 V 调节器上有一个翘起来的管脚。针对所有问题都出现在同一个设计区进行了深入研究。在检查中发现，这个区域是由于 FR4 板与铝衬底的分离导致了应力的出现。而且，互连跳线是两块板桥梁，12 V调节器主体在铝衬底上， 由导线焊连到FR4板上。上述问题表明，由于在这些元器件跳接的区域焊接不良，因此即使该产品经过了 成熟的生产过 程，在使用现场仍有风险出现疲劳损坏。通过与供货方进一步的讨论发现互连的位置上和调 节器没有焊接充分，因为有VIA孔，可以使焊剂通过VIA孔流到FR4板的第一层。收益-HALT 和 HASS 试验使用户对产品建立了信誉，并对产品质量有一种期望。通过这些实 验技术能够在很

35、大程度上提高产品质量，增强产品竞争力。-通过HALT增强了产品的健壮性，从而提高了产品的可*性。由于在生产试验阶段采用了 HASS，所需总试验时间减少了很多，从而能够更快地打开产品市场。在 HASS 中，需要在测试周期结束 的早期来发现问题 而在系统级测试中在测试周期的后期查找问题，降低在产品成型阶段出现问题需要重新设计 带来的风险。结论-进行HALT和HASS试验的目的不是服从实验结果，而是进行矫正，防止问题的出现。 为达到这一目的，试验中需要物理试验单元试验至失效以发现其薄弱环节，确定其产生的根源并实施矫正措 施。-在HALT中对产品进行物理破坏的目的在于试图通过以期望的最终使用环境进行刺

36、激来 最大限度地提高和量化产品的强度余量(包括运行和自毁)。 HALT 作为设计阶段的一部分是非常重要的， 是与设计人员建立起理解的一个重要方面。产品在进行HALT试验时，没有什么规范手册可言，HALT决定 了产品的极限值。-在HASS中，疲劳破坏通过刺激源累加到受试产品上。但是，通过HASS试验证明筛选 过程是有效、省时、费效比高的一种试验方法。筛选验证过程证明了这一点，证实筛选能暴露出可能在现场使 用时出现的设计纰漏或生产缺陷而无需破坏好产品或消耗产品的寿命。-管理闭环矫正措施过程对预防故障再现是非常重要的。在HALT和HASS过程中对所有 出现的故障都必须分析其根本原因和将矫正措施计划反

37、馈给工程人员、生产方、供货方这两项工作是需要强制 完成的。这些过程需要产品测试、硬件设计、机械设计、软件开发和测试、生产、失效分析、供货方以及 资深管理者的支持的共同协作，才能获得最大的利益。返回 中茂电子推广高加速寿命测试及应力筛选文立日前，中茂电子(深圳)有限公司举办了 “HALT &HASS测试技术研讨会”该 公司量测仪器事业部负责人吴建德先生介绍了 HALT和HASS的发展和应用等方面的问题。HALT测试HALT加速寿命试验包括四个主要过程：温度应力(temp step stress)、高速温度传导(rapid thermal transitions)、随机振动(random vibr

38、ation)和温度及振动合并应力(combine environmentof temperature and vibration)。1. 温度阶段应力:这项试验分为低温及高温两个阶段应力，首先执行低温阶段应力(Low Temp StepStress)，将待测物放在综合环境试验机(OVS Combined Stress System)中，将温度感应线 接至欲记录 的零件上，并调整风管使气流能均匀分布于机台上，依待测物的电气规格加满载，设定起始 温度为20C,每阶段降温10C，阶段温度稳定后维持10分钟，之后在阶段稳定温度下执行至少一次的power cycling 及拉载测试,如一切正常则将温度再

39、降低10C,待温度稳定后维持10分钟再执行power cycling 及拉载测试，依此类推直至发生功能故障时，则将温度恢复至常温并稳定后，再执行power cycling及 拉载测试,观察其功能是否恢复，以判断是否达到操作界限或破坏界限。 2高速温度传导：此试验将先前在温度阶段应力所得到的低温及高温操作界限为此处的高低温度界限，并以60C/min的快速温度变化率在此区间内进行6个周期高低温度变化，在每个周期 的最高温度及最低温度皆需停留10分钟，使温度稳定后再执行power cycling及拉载测试，如发现待测物发 生可恢复性故障，则将温度传导率减少10C/min，再执行传导周期直到6个周期皆

40、无可恢复性故障发生， 则此温度传导率就是该试验的操作界限，在此试验中不需寻找破坏界限。3. 随机振动：此试验是将G值自5G开始，且每阶段增加5G,并在每个阶段维持10 分钟后在振动持续的条件下执行power cycling及拉载测试，以判断其是否达到可操作界限或破坏界限，当G值 达到30G时，则在功能测试完成后，须将G值降至5G,再执行功能测试，以观察是否有在高振动条件下遭 到破坏的情况发生，但它无法测得隐含的不良。其后更高G值的测试皆需按此模式进行，这种恢复5G的测 试称为 Ticklevibration。4. 温度及振动合并应力：该试验将高速温度传导及随机振动合并同时进行，使加速老 化的效

41、果更为显着，在 HASS 实验是以合并应力的条件执行，才能在短时间内发现制造上的问题，此处 使用先前的温度传导周期条件及传导率，并从5G开始进行随机振动，每个周期递增5G,且使每个周期的最 高及最低温度持续10分钟，待温度稳定后执行power cycling及拉载测试，如此重复进行直至可操作界限及破 坏界限达到为止。HASS 测试HASS试验的应用目的是在极短的时间内发现量产成品是否有工艺品质上的不良存在。 它包括HASS试验计划阶段：HASS Development；计划验证阶段：proof-of-Screen； HASS 执行阶段：production HASS。1.试验计划阶段： HAS

42、S 试验计划须参考 HALT 试验所得到的结果。一般均将合并应 力中的高、低温度的可操作界限缩小20%，而振动条件则以破坏界限G值的50%作为HASS试验计划的初始 条件。而后再依据此 条件开始执行合并应力测试，并观察受测物是否有不良发生。如有不良发生，须先判断是因 过大的环境应力造成，还是受测物本身的品质不良，属前者时应再放宽温度及振动应力 10%，属后者时 表示目前测试条件有效。2. 计划验证阶段：在建立HASS描述时应注意两个原则，第一是HASS描述须能检测 出可能造成设备故 障的潜在不良；第二是经试验后不致造成设备损坏或“内伤”。为了确保试验计划阶段所得 到的结果符合 上述两个原则，首

43、先必须准备三个试品，并在每个试品上制作一些未按标准工艺制造或组装 的缺陷，如零 件浮插、空焊及组装不当等。以试验计划阶段所得到的条件测试各试品，并观察各试品上的 人为不良是否能被检测出来，以决定是否增加或放宽测试条件，而能使 HASS 描述达到预期效果。在完 成有效性测试后，应再以新的完好产品用调整过的条件测试3050次，确认皆未发生因应力不当而破坏的现 象。3. 执行阶段：任何一个经过计划验证阶段考验的HASS描述皆被视为快速有效的品质 筛选利器，但仍 须配合产品经客户使用后反馈的异常再做适当的调整。另外，当设计变更时，还应修改测试 条件以符合所需要HALT和HASS试验，除了为设计者和制造者提供对品质的信心，最重要的是设计者 和制造者对试验中所发生的问题都能加以分析并设法改善。只有这样才能达到品质提升的目的，而不是只作为判 定产品能力的工具。