HALT_Test

HALTTestRecommendation内容HALT的定义．HALT与传统测试方法的差异．环境应力与诱发的故障模式．HALT测试．相关内容．何謂HALT?HALT---HighlyAcceleratedLifeTests,高加速寿命试验是一种试验程序,用于产品开发DVT(DesignVerificationTest)阶段.它提供极严苛之高加速应力测试,在短时间内即可进行产品失效原因分析,加强设计或制造能力.何謂HALT?HALT作为一种激发试验方法,其理论是故障物理学.它把故障失效当作研究的主要对象,通过激发.研究和根治产品缺陷达到提高可靠性的目的.HALT与传统测试方法的差异传统的环境模拟试验试验周期长．（产品从头到尾做完正常的测试项目就好几十项）传统项目试验效率低．（许多因实际环境条件叠加或老化等引起的问题难以发现）试验耗费大量的资源．（MTBF就需要CPU/Memory/HDD/CD-ROM/FDD/VGACard等设备几十套，测试完后这些设备也耗去差不多的使用寿命）HALT与传统测试方法的差异HALT测试是激发试验．它并不模拟真实的环境，而是比实际使用条件残酷许多的环境和工作应力．快速激发并排除产品潜在的缺陷来提高产品可靠性．可缩短高质量产品的研发周期．HALT试验设备要求HALT试验技术特点HALT试验施加的环境应力和工作应力是以递增的形式变化的，其试验过程是通过施加不断加大的应力来激发产品设计中潜伏的各种缺陷，直到产品的破坏极限．HALT试验是在超出规范极限以外进行，具有很高的试验效率．HALT试验的主要目的是查明和排除设计的薄弱环节，制造缺陷造成的失效是不相关的．HALT试验技术特点在HALT试验过程中出现的各种失效模式是在远远超过设计规格的环境应力下激发出来的,但这些失效模式都应是在实际现场使用中所出现的失效模式,否则HALT试验将是无效的.HALT测试并非验证项目(简单判定Pass/Fail).它是给设计者在产品研发过程中使用的一种工具.HALT试验的目的通过施加工作应力和逐步增大的环境应力,来暴露产品设计中的薄弱环节,为改进产品设计提供依据,对产品设计缺陷进行修正.提高产品在使用过程中的壮实度,保证产品无故障的完成任务.估计产品的工作极限和破坏极限,评估产品在实际使用条件下的可靠性,并为HASS测试的应力类型和应力量级选择提供依据.HALT试验也有不足之处HALT试验不能对产品的可靠度给出一个概率性描述,即不能预测产品的现场失效率或平均无故障工作时间.描述产品生命周期的浴缸曲线环境应力与诱发故障模式示意图环境应力与诱发故障模式：温度机械方面：膨胀系数差异在结合部位产生机械应力差．物理化学方面：产品中橡胶和塑料变硬变脆或软化松驰，机械性能和抗振特性发生变化，导致产品失效．电气性能方面：使电路发生温漂，增大电路发热量，加速老化，影响半导体器件工作．温度诱发故障模式参数漂移与电路稳定性开路，短路，公层等电路板腐蚀电路板裂纹，表面和过孔缺陷元器件缺陷元器件松动等开焊，冷焊或焊料不足连线伸张或松脱等接触不良紧固件缺陷脆性断裂电迁移浪涌电流金属化密封失效等环境应力与诱发故障模式：振动振动是直接用外力激起产品内部的元器件及其结合部的谐振来达到暴露产品潜在缺陷的目的．其失效分三种：１．产品性能超差或失效２．产品在反复作用下而松动，磨损或脱落３．振动使原有小缺陷扩大使产品结构破坏振动诱发故障模式电路开路，短路元器件松脱相邻元件短路元器件管脚断裂／缺陷IC插座缺陷虚焊，开焊，冷焊，焊料不足或没有焊接粘结不牢连线松脱或连接不好硬件松脱紧固件或护垫松动晶体缺陷机械缺陷包装缺陷外来物引起的各种失效等等环境应力与诱发故障模式：湿度湿度一般施加在高温段．在高温及后期的低温作用，会导致产品的机械强度变坏或造成失效．湿气能加速金属腐蚀，改变介电特性，促使材料分解，长霉及形变等使活动部件摩擦增加甚至卡死．湿度变化时容易结露，造成短路，或使有机材料表面劣化，以及形成触点污染等．湿度诱发故障模式电气短路活动陷器件卡死电路板腐蚀表层损坏绝缘材料性能降低以及其它诱发的缺陷环境应力与诱发故障模式：电压循环电压的高低循环可以诱发那些对电压变化比较敏感的部件发生故障．一般情况下这种应力影响电子产品中的稳压器件．对于其他非调整性器件，高压有利于暴露二极管，晶体管的缺陷．低压有利于暴露继电器以及其他开关器件和电路的故障（特别是在低温情况下）电压循环诱发故障模式间歇失效半导体性能减弱导线搭接电路误动作电气短路绝缘极限等HALT测试应力极限示意图HALT词语解释工作极限：在定量确定有关应力对可靠性影响的加速试验中，加于产品的工作应力极限，可靠性试验中，环境应力超过它，产品就失效，当环境应力回复正常，产品也正常．破坏极限：指产品能在其范围内工作而不出现不可逆失效的应力极限．当环境应力超过该极限时，产品破坏，恢复到正常条件，产品也不能工作，破坏极限可由HALT测出．HALT测试流程HALT试验的层次要求电子产品的HALT试验可以在元器件级,印刷电路板级,单元级,设备级进行.按照由低到高的层次关系进行试验,才能充分暴露产品中的缺陷,更准确的分析产生这些缺陷的根本原因,确定下一步的试验方案,得到最佳的试验效果.HALT试验的样件选择在HALT试验中要发现某种失效形式,推进产品的工作和破坏极限,并不需要太大的试验样本,在试验中只要对所选用试件不断增大应力,它总会在某一位置出现失效,失效模式不仅仅是在某一个样件上出现,考虑动破坏性试验会造成浪费,HALT试验中常采用小的样本数(4到6个)就可以了.HALT试验所需资源HALT试验技术小组:产品设计,制造加工,可靠性试验和失效分析等各类技术员.HALT试验小组:按照技术小组制定的方案和计划进行试验,并对整个过程和结果进行纪录.夹具设计技术人员:(试验对夹具的要求)试件工作状态实时监测系统和试件缺陷检测设备等.HALT试验剖面图的建立应力类型的选择应力的施加方法应力增量的选择各应力量级停滞时间的选择HALT试验应力施加顺序HALT试验停止原则温度与振动分别有四个测试程序高温及低温阶梯应力应力测试程序.高温变率热冲击应力应力测试程序.振动阶梯应力应力测试程序.热冲击/振动复合应力应力测试程序.HALT试验结果处理建立保存试验中所加应力类型,应力量级,步进增量以及试验中参数优化过程;试验过程中的故障监测方式;试验所得到的产品工作极限,破坏极限,失效类型试验后对产品缺陷所采取的改进措施以及通过HALT试验产品可靠性增长过程的总结.HALT试验的好处分析与改进与该产品类型相同的其它产品.为以后产品换代提供参考,以选择合适的振动和温度应力量级,指导换代产品的HALT试验.通过比较各间段产品的基本信息,来判定产品质量的改进和退化.为产品以后的HASS试验剖面图的建立提供参考信息.相关内容高加速应力筛选(HASS:HighlyAcceleratedStressScreen)高加速应力鉴定(HASA:HighlyAcceleratedStressAudit)环境应力筛选(ESS:EnvironmentalStressScreen)课上完了.大家准备回家吃饭了吧!记住了,过马路请小心!传统的可靠性试验(返回)LongRun-In４CornerMarginPowerConsumptionLineVolt/FrequencyTemp/Hum(op/Non-op)StorageAltitudeThermalStressDustAcousticOperateErrorHigh/LowTempFunctionPoweron/offcycleThermalShockVibration(Op/Non-op)Shock(Op/Non-op)DropMTBF以及许多相关的可靠性测试项目HALT试验设备要求(返回)液氮快速制冷温箱:温度范围-100~200度(或选择-150~400度);温变率高达40~60度/分钟.气动式三轴六自由度振动台:振动频率5~10KHz;XYZ三轴向加速度;峰值概率密度分布比传统电磁振动台产生的高斯分布的3δ还大,最大可达10δ以上.效率比单轴振台高2114倍.多应力综合试验系统:高强度三轴六自由度振动;高温变率;大范围温度循环.HALT试验对夹具的要求(返回)重量尽量轻,以减少振动台的负担在结构上要有很好的刚性保证夹具在振动中不会产生共振保证夹具有良好的振动传递性,不会过量衰减振动台的振动,不过滤各频率成分的振动量,让试件在各方向上获得的振动量级一致.要求各试件之间保持良好的气体流通.应力增量的选择(返回)参照同类产品确定试件在各应力作用下的破坏极限,将其与实际应用中所受的应力值之差分成10等分,把各等份值作为步进应力的增量.其优点是:1它易于实施;2是在假设实际应用中各种环境应力对试件造成的破坏的机会是均等的前提下,它能保证产品在各应力作用下各种形式的破坏是均匀发展的.这是一般建议,具体情况具体分析.各应力量级停滞时间的选择(返回)各步进应力量级停滞时间5~10分钟就足够确定产品破坏极限和工作裕度.温度停滞时间由产品来决定,温循环是为了产生极大应力来激发故障,端点温度最多达到90%就可以了;如果温循环是为了确定产品的工作裕度和破坏极限,温度端点停滞的时间至少要保证产品达到100%的温度平衡.HALT试验应力施加顺序(返回)对各种应力类型的试验顺序必须遵循一个原则:先试验破坏性比较弱的应力类型,然后再试验破坏性比较强的应力.对于热应力和振动应力而言,试验按照这样的顺序进行:低温,高温,快速温度变化,振动,然后是温度和振动综合应力.HALT试验停止原则(返回)全部零件都失效.应力等级已经达到或远远超过了为验证耐用产品设计所要求的水平.更高的应力等级引入新的失效机理,不相关失效开始出现.HALT试验信息对产品的好处(返回)记录HALT试验过程中,在各种应力作用下出现的失效类型和改进措施可以分析产品改进或其客观存在条件变化对产品可靠性带来的影响,这些变化包括:1.工程设计的改进2.器件特性参数的变化3.使用标称参数不完全相同的新供应商器件4.使用了与生产日期和批次相关的不好器件