HALT(High Accelerated Life Test):高加快寿数实验,即实验中对实验方针施加的环境应力比实验方针整个生命周期内,包含运送、存储及运转环境内,或许遭到的环境应力大得多,以此来加快露出实验样品的缺点和薄弱环节,然后对露出的缺点和毛病从规划、工艺和用料等诸方面进行剖析和改善,然后到达快速进步可靠性的意图。
运转限或操作限(Operation Limit):指产品某应力水平上失效(样品不作业或其作业方针超限),但当应力值略有下降或回复初始值时,试样又康复正常作业,则样品能够康复正常的最高应力水平值称为运转限。
损坏限(Destruct Limit):在某应力水平上升到某值时,样品失效,即便当应力回落到低于运转限时,试样仍然不能康复正常作业,这时的应力水平值称为损坏限。
裕度(Margin):产品运转环境应力的规划限与运转限或损坏限的差值。产品的裕度越大,则其可靠性越高。
夹具(Fixture):在HALT实验的振荡项目中固定试样的用具。振荡实验有必要运用夹具,使振台振荡能量有用地传递给试样。
加快度传感器(Accelerometer):在某方向丈量试样振荡加快度巨细的传感器。在HALT实验的振荡项目中运用加快度传感器能够监督实验箱振荡能量经过夹具有用传递给试样的功率。
振荡功率谱密度(Vibrating Power Spectral Density):也称为加快谱密度,衡量振荡在每个频率点的加快度巨细,单位为(g2/Hz)。
Grms(Gs in a root mean square):振荡中衡量振荡强度巨细的物理单位,与加快度单位相同,物理意义为对振荡功率谱密度在频率上积分后的平方根。
热电偶(Thermocouple):运用“不同导体结合在一起产生与温度成份额的电压”这一物理规则制造的温度传感器。在HALT实验的热应力测验项目中,运用热电偶监督产品各点的温度散布。
功用测验(Functional Test):对试样的测验,用以判别试样能否在测验环境下完结规则的功用,功用是否下降。一般是经过丈量试样的要害参数是否到达方针或运用确诊方式测验试样的内部功用。
1、HALT实验基本要求
1.1对实验设备的要求
1.1.1对实验箱的要求
做HALT实验的设备有必要能够供给振荡应力和热应力,并满意下列方针:
振荡应力:有必要能够供给6个自由度的随机振荡;振荡能量带宽为2Hz~10000Hz;振台在无负载状况下至少能产生65Grms的振荡输出。
热应力:方针是为产品发明快速温度改变的环境,要求至少45℃/min的温变率;温度答应规模至少为-90℃~+170℃。
1.1.2对辅佐实验设备的要求
在HALT实验中,有必要记载试样的呼应数据。这些数据包含热呼应、振荡呼应以及产品的功用呼应。丈量产品的这些呼应的实验辅佐设备有必要满意以下要求。
(1)热呼应的测验设备
在实验进程中有必要丈量、记载试样的热呼应,用以承认热应力被合理地施加到试样上。能够经过热电偶来丈量各点的温度值。热电偶在【-100℃,+200℃】的温度规模内应该有满意的稳定性,以确保测验数据的准确性。
(2)振荡呼应的测验设备
为了确保振荡台的振荡能量高效地传递给试样,并确保试样的安全性,有必要用恰当的夹具把试样固定在振荡台上,而且夹具有必要满意以下要求:
①夹具自身应尽或许的轻,其自身质量不该显着影响试样对振荡的呼应;
②夹具应具有满意的强度,以便能高效地把振台的振荡能量传递给样品;
③夹具的运用不该影响样品的散热,不该阻止实验箱的热应力有用地传递给样品;
④夹具的运用不该对样品构成损伤。
在HALT实验中有必要丈量样品对振荡应力的呼应,用以承认振荡应力被合理的施加到试样上。能够经过运用多个加快计丈量各点的振荡量级。用于丈量的加快计有必要满意以下要求:
①加快计能够丈量的频率规模至少为【2Hz,10KHz】;
②加快计自身应尽或许的轻,其自身质量不该影响到试样对振荡的呼应;
③加快计的体积应尽或许的小,以便能够张贴于试样的各个适宜部位;
④用于张贴加快计的胶应该有满意的张贴强度,避免在振荡进程中掉落。
(3)试样功用的测验设备
用于监督样品功用的测验设备有必要能够在HALT实验进程中记载样品对环境的反映,实时监督试样功用。
①监控设备有必要能够实时(或在较短时刻内)获取试样的要害参数,用以判别试样的功用是否下降或试样是否失效。
②监控设备有必要能够实时(或在较短时刻内)记载或自动获取试样的毛病信息。
1.2对实验样品的要求
HALT实验的实验方针为处于研制阶段的产品原型机。主张针对PCB等级的样品进行实验。
(1)全部用于HALT实验的样品有必要确保在正常环境条件下正常作业,即满意产品标准规则的全部方针;
(2)用于HALT实验的样品数不少于3个;体系等级的HALT实验样品不少于3个独立的体系;子架或单板等级的HALT实验,每种单板数目不少于3块;依据实验成果,或许追加样本个数;
(3)样品的尺度、分量应满意实验箱的要求;
(4)实验样品应具有杰出的毛病信息输出才能,即具有杰出的可测性。
1.3对参与实验人员的要求
参与HALT实验人员不少于3人,其间至少有一名研制人员、一名测验人员和一名可靠性测验工程师。
(1)参与HALT实验的研制、测验人员应对实验样品尽或许了解,确保试样进程中呈现问题时尽或许快地得到处理,或许取得尽或许多的毛病信息。
(2)参与HALT实验的可靠性测验工程师有必要了解实验设备、实验应力条件等,确保能够依据实验现场状况操控实验进程,并帮忙研制、测验人员定位、处理问题。
2、HALT实验整体进程
一个完好的实验周期应该包含实验前预备、初始HALT实验、实验问题的剖析定位和处理(或许包含毛病定位实验)、实验问题处理后的回归测验及实验总结等部分。
2.1实验前的预备
2.1.1实验前会议
在实验前应举行由研制人员、测验人员及专业实验室担任该实验的可靠性测验工程师参与的实验预备会议。议题包含
(1)依据实验资源等状况承认实验大约日期;
(2)评论实验样品预备;
(3)承认参与实验的人员;
(4)拟定具体实验计划,包含承认实验项目,承认可选用的能够促进样品缺点露出的附加应力,如上下电冲击、电源电压改变等,依据具体的产品而异;
(5)承认监测的参数和失效判据或失效判别规范;
(6)对试样的已知薄弱环节进行剖析,承认在HALT实验中的屏蔽办法;
(7)剖析测验设备、信号接头、电缆等在实验中对实验的影响,承认屏蔽办法。
2.1.2HALT实验资源预备
(1)针对试样的功用监控,编写必要的测验用例;
(2)提交实验请求,承认实验具体日期;
(3)依据实验计划预备各种实验资源:样品、测验设备、衔接电缆等;
(4)预备其它资源。
2.2初始HALT实验
(1)按实验计划建立实验环境;
(2)依照实验计划中的实验项目、测验用例,依次完结实验;
(3)在每个实验项目进程中,时刻监控样品功用;
(4)假如样品呈现任何方式的毛病,尽或许具体地记载毛病信息;初步判别毛病类型,或许的话,现场剖析毛病原因,施行暂时改善办法,以便进一步实验;
(5)假如产品发僵硬毛病,则添加样本持续做后续实验项目。
(6)每天的实验完毕后,由测验人员完结当天的实验日志,对当天的实验及时总结,并通报相关人员。
2.3实验问题的剖析定位和处理
2.3.1实验成果剖析定位
有必要剖析每一个问题在规划上或生产上的根本原因。假如或许,在HALT实验期间即开端问题剖析定位,以进步功率。剖析进程有必要有具体的记载,构成文档,包含失效方式、失效的切当原因或可置疑的原因。盯梢剖析进程,输出进程陈述。
在初始HALT实验完毕后赶快举行实验成果剖析会议,议题包含:
(1)实验中发现的问题总结,并提交CMM监控;
(2)承认每个问题的严峻等级,即承认问题有必要改善仍是只需要剖析原因;
(3)下一步作业组织,包含承认每个问题剖析定位、改善办法的责任人,时刻组织等。
2.3.2毛病定位实验进程
必要的话,运用实验资源发动毛病定位实验,赶快施行改善办法。
(1)按毛病产生条件时的条件建立实验环境;
(2)按毛病产生时实验应力进行实验,力求重现毛病;
(3)必要的话,采纳特别的定位手法,比方加大实验应力,把软毛病变成硬毛病;
(4)请担任试样毛病部分的规划人员参与帮忙定位。
(5)每天的实验完毕后,由测验人员完结当天的实验日志,对当天的实验及时总结,并通报相关人员。
2.3.3改善办法的施行
(1)拟定改善计划;
(2)问题原因、影响以及改善的总结陈述要提交决议计划人员审理,并提交CMM监控。
(3)承认改善计划,施行改善。
2.4实验问题处理后的回归测验
(1)按毛病产生条件时的条件建立实验环境;
(2)按毛病产生时实验应力进行实验;
(3)假如承认问题现已处理,则视状况持续添加实验应力,以求发现样品新的缺点;
(4)假如毛病仍旧,持续定位、剖析毛病,直至问题得到处理。
(5)主张进行完好的HALT实验进程,必要时实验步进应力的步长能够为本来HALT实验的2倍。
(6)每天的实验完毕后,由测验人员完结当天的实验日志,对当天的实验及时总结,并通报相关人员。
3、HALT实验进程
3.1HALT实验中的实验项目分类
HALT实验中的实验项目分为以下各类,实验中引荐按下面的次序进行实验:
(1)实验前常温作业测验;
(2)步进低温作业实验;
(3)低温发动实验;
(4)步进高温作业实验;
(5)高低温循环实验(选做);
(6)步进随机振荡实验;
(7)高低温循环与步进随机振荡结合的归纳实验;
(8)低温与随机振荡结合的归纳实验(选做);
(9)高温与随机振荡结合的归纳实验(选做);
3.2HALT实验的实践实验进程
3.2.1建立实验环境
实验人员首先按上述实验基本要求预备好实验设备、测验设备、实验样品等资源,然后开端建立实验环境:
(1)把实验样品有针对性地置于实验箱内,假如是振荡实验,有必要用夹具固定样品;
(2)把电源线、信号线及监督用电缆、光纤等引线经过实验箱出线口引出,与外面电源、监督设备等正确相连;
(3)对实验样品按规则编号,以便于实验进程的记载;
(4)样品上电,研制、测验人员担任按测验用例对样品组网、装备事务并装备外表,使样品作业正常。
(5)样品掉电,给样品的温度、振荡要害检测点张贴必要的热电偶和振荡加快计(留意,因为加快计在高温时简单损坏,在有高温的振荡实验中,不要运用加快计)。
3.2.2实验前常温作业测验
实验前的常温作业测验,即在建立实验环境完结后,对样品持续进行一段时刻的测验。有两个意图:一是,承认试样在正常作业条件下是契合标准要求;二是,丈量常温作业条件下试样要害部位的温升。
3.2.3步进低温作业实验
从样品低温标准限开端,步进降温,步进步长一般为10℃,挨近极限时步长取5 ℃;假如已有其它样品做过本实验项目,并承认失效温度点间隔标准限较远,为缩短实验时刻,步长能够为20℃。
每个温度台阶的逗留时刻应满意长,使得产品的每个器材的温度稳定下来,通常是产品温度到达温度设定点后5~15分钟。
每个温度台阶有必要进行完好的功用测验。
实验中满意以下恣意一个条件,本项目即可中止:一是,低温到达或超过了零下90℃,或实验样品在某个温度点邻近共同失效;二是,到达了实验箱的极限;三是,到达了样品资料所能接受应力的物理极限。
假如产品产生了失效,温度上升至上一个温度台阶,判别失效为运转限仍是损坏限。
假如实验满意中止条件后试样仍然没有失效,则把其时最低的温度实验条件定为试样的运转限;假如找到了某个样品运转限或操作限,但还不满意实验完毕条件,则替换样品,持续实验。
3.2.4低温发动实验
低温发动实验一般和步进低温作业实验结合在一起做。
低温发动从-20℃开端,假如发动成功,则以10℃为步长降温,挨近极限时步长为5℃;假如发动不成功,以10℃为步长升温,挨近样品低温标准时,步长为5℃。
样品断电,实验箱坚持某一低温,监督样品内部温度,直至温度平衡,再逗留10分钟,确保芯片内部被冷透。
样品上电,装备事务,并监督样品功用,依据功用方针判别是否发动成功。
3.2.5步进高温作业实验
从样品高温标准限开端,步进升温,步进步长一般为10℃,挨近极限时步长取5 ℃;假如已有同种产品的其它样品做过本实验项目,并承认失效温度点间隔标准限较远,为缩短实验时刻,步长能够为20℃。
每个温度台阶的逗留时刻应满意长,使得产品的每个器材的温度稳定下来,通常是产品温度到达温度设定点后10~15分钟。
每个温度台阶有必要进行完好的功用测验。
实验中满意以下恣意一个条件,本项目即可中止:一是,温度到达或超过了高温150℃,或实验样品在某个温度点邻近共同失效;二是,到达了实验箱的极限;三是,到达了样品资料所能接受应力的物理极限,比方塑料熔化。
假如产品产生了失效,温度下降至上一个温度台阶,判别失效为运转限仍是损坏限。
假如实验满意中止条件后试样仍然没有失效,则把其时最高的温度实验条件定为试样的运转限;假如找到了某个样品的运转限或操作限,但还没有到达实验完毕条件,则替换样品,持续实验。
假如电路有一些已知的热的灵敏点,在升温中选用必要办法屏蔽掉这些部位,比方部分制冷或加强散热,以发现样品其它部分的缺点。