高加速寿命试验(Highly Accelerated Life Testing,简称HALT试验)是一种主要针对电子和机械装配件利用快速高、低温变换的震荡体系来揭示其设计缺陷和不足的过程。HALT测试的目的是在产品开发的早期阶段识别出产品的功能和破坏极限,从而优化产品的可靠性。
为什么要做HALT实验?
HALT是以连续的测试、分析、验证及改正构成了整个程序,通过让被测物承受不同的应力,进而发现其设计上的缺限,以及潜在弱点的实验方法。
HALT实验的内容?
加诸于产品的应力HALT实验内容有振动、高低温、温度循环、电力开关循环、电压边际及频率边际测试等。
HALT实验的目的和作用?
HALT的主要目的是通过增加被测物的极限值,进而增加其坚固性及可靠性。HALT利用阶梯应力的方式加诸于产品,能够在早期发现产品缺陷、操作设计边际及结构强度极限的方法。利用该测试可迅速找出产品设计及制造的缺陷、改善设计缺陷、增加产品可靠性并缩短其上市周期,同时还可建立设计能力、产品可靠性的基础数据及日后研发的重要依据。HALT应用于产品的研发阶段,能够及早发现产品可靠性的薄弱环节。其所施加的应力要远远高于产品在正常运输﹑贮藏﹑使用时的应力。
HALT实验的一般步骤是什么?
1.逐步施加应力直到产品失效或出现故障;
2.采取临时措施,修正产品的失效或故障;
3.继续逐步施加应力直到产品再次失效或出现故障,并再次加以修正;
4.重复以上应力-失效-修正的步骤;
5.找出产品的基本操作界限和基本破坏界限。
HALT实验常用的实验条件(试验曲线图例)有哪些?
一般HALT常见的实验条件和试验曲线有:
1)低温步进
2)高温步进
3)快速温度变化
4)随机振动
5)综合环境试验
HALT测试目前还主要在北美地区比较流行,对国内的很多可靠性测试人员来说,此种技术还是比较新的一种衡量产品缺陷的方法。
编制和执行HALT和HASS测试文件时,常会接触一些专业术语。下面对一些常见的术语进行了解释。
宽带振动 —— 振动能量分布在较宽的频率范围(如:20~10000Hz)。
破坏极限 —— —个或多个产品的工作状态不再满足技术条件要求,且应力降低后,产品也不能恢复正常工作的那个应力强度值(硬故障)。
破坏极限包括:破坏极限上限值(Upper Destruct Limit, UDL)
破坏极限下限值(Lower Destruct Limit, LDL)
对于振动实验只有上限。
功能监测 —— 监测产品工作状态、工作性能以及工作参数等,从而判断产品是否失效或退化。监测还可以包括内部诊断(内部结构分析)。功能监测贯穿于整个高加速寿命试验(HALT)过程。
工作(操作)极限 ——一个或多个产品的工作状态不再满足技术条件要求,但应力降低后,产品仍能恢复正常工作的那个应力强度值(软故障)。工作(操作)极限包括:
工作(操作)极限上限值(Upper Operating Limit, UOL)
工作(操作)极限下限值(Lower Operating Limit, LOL)
对于振动实验只有上限。
功率谱密度(Power Spectral Density, PSD)—— 在随机振动曲线中与频率相对应的量级参数,单位为g2/Hz. 通常情况下也可以与加速度谱密度相对应(Acceleration Spectral Density,ASD,单位为m2/s3)
重复冲击振动 —— 一种由重复冲击脉冲激励所形成的振动。由气锤冲击振动台面所产生的振动为典型的重复冲击振动。
故障根本原因分析(Root Cause Analysis,RAC)—— 确定产品故障或失效的原因,全面理解故障模式和故障原因。分析过程可能需要运用一些失效分析工具,例如扫描电子显微镜、光学显微镜等。
六自由度振动(Six Degree of Freedom Vibration)—— 一种模拟三轴六个方向振动的振动方式。
步进应力试验 —— 通过逐级增加试验应力,确定产品极限的试验过程。
热电偶 —— 把两种不同材料的金属导线一端连接(例如:熔接)在一起,作为温度测量点的温度传感器。由于热电偶随着温度不同产生不同的热电流,形成电压差,通过采集电压值就可以得出相应的温度值。
8试验前的准备工作
形成试验团队
HALT测试,须由一个团队参与。为保证HALT顺利进行,并获取良好的试验效果,此团队应由不同专业的技术人员组成,即涉及到与产品研发设计、制造工艺和质控等专业技术人员。
设计工程师帮助开展产品功能测试,判断由于试验应力增加可能引发的产品突发故障。他们要在整个HALT试验和失效分析过程(例如:修复产品缺陷)中提供技术支持。其它方面的专业人员还应当包括可靠性工程师、制造工程师以及操作HALT试验设备的人员。无须所有的技术人员在整个HALT测试过程都要在现场,但在需要的时候,应该能够及时加入团队。在HALT试验中出现问题时,相关技术人员应能在其技术领域内发挥其作用。
失效分析平台
需要搭建相应的失效分析平台,配备适当的分析工具。当产品在HALT试验中出现故障时,分析并确定产品出现故障的根本原因。