高加速壽命試驗(Highly Accelerated Life Testing,簡稱HALT試驗)是一種主要針對電子和機械裝配件利用快速高、低溫變換的震蕩體系來揭示其設計缺陷和不足的過程。HALT測試的目的是在產品開發的早期階段識別出產品的功能和破壞極限,從而優化產品的可靠性。
??? 為什么要做HALT實驗?
??? HALT是以連續的測試、分析、驗證及改正構成了整個程序,通過讓被測物承受不同的應力,進而發現其設計上的缺限,以及潛在弱點的實驗方法。
??? HALT實驗的內容?
??? 加諸于產品的應力HALT實驗內容有振動、高低溫、溫度循環、電力開關循環、電壓邊際及頻率邊際測試等。
??? HALT實驗的目的和作用?
??? HALT的主要目的是通過增加被測物的極限值,進而增加其堅固性及可靠性。HALT利用階梯應力的方式加諸于產品,能夠在早期發現產品缺陷、操作設計邊際及結構強度極限的方法。利用該測試可迅速找出產品設計及制造的缺陷、改善設計缺陷、增加產品可靠性并縮短其上市周期,同時還可建立設計能力、產品可靠性的基礎數據及日后研發的重要依據。HALT應用于產品的研發階段,能夠及早發現產品可靠性的薄弱環節。其所施加的應力要遠遠高于產品在正常運輸﹑貯藏﹑使用時的應力。
??? HALT實驗的一般步驟是什么?
1.逐步施加應力直到產品失效或出現故障;
2.采取臨時措施,修正產品的失效或故障;
3.繼續逐步施加應力直到產品再次失效或出現故障,并再次加以修正;
4.重復以上應力-失效-修正的步驟;
5.找出產品的基本操作界限和基本破壞界限。
??? HALT實驗常用的實驗條件(試驗曲線圖例)有哪些?
??? 一般HALT常見的實驗條件和試驗曲線有:
1)低溫步進
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2)高溫步進
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3)快速溫度變化
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4)隨機振動
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5)綜合環境試驗
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??? HALT測試目前還主要在北美地區比較流行,對國內的很多可靠性測試人員來說,此種技術還是比較新的一種衡量產品缺陷的方法。
編制和執行HALT和HASS測試文件時,常會接觸一些專業術語。下面對一些常見的術語進行了解釋。
寬帶振動 —— 振動能量分布在較寬的頻率范圍(如:20~10000Hz)。
破壞極限 —— —個或多個產品的工作狀態不再滿足技術條件要求,且應力降低后,產品也不能恢復正常工作的那個應力強度值(硬故障)。
破壞極限包括:破壞極限上限值(Upper Destruct Limit, UDL)
破壞極限下限值(Lower Destruct Limit, LDL)
對于振動實驗只有上限。
功能監測 —— 監測產品工作狀態、工作性能以及工作參數等,從而判斷產品是否失效或退化。監測還可以包括內部診斷(內部結構分析)。功能監測貫穿于整個高加速壽命試驗(HALT)過程。
工作(操作)極限 ——一個或多個產品的工作狀態不再滿足技術條件要求,但應力降低后,產品仍能恢復正常工作的那個應力強度值(軟故障)。工作(操作)極限包括:
工作(操作)極限上限值(Upper Operating Limit, UOL)
工作(操作)極限下限值(Lower Operating Limit, LOL)
對于振動實驗只有上限。
功率譜密度(Power Spectral Density, PSD)—— 在隨機振動曲線中與頻率相對應的量級參數,單位為g2/Hz. 通常情況下也可以與加速度譜密度相對應(Acceleration Spectral Density,ASD,單位為m2/s3)
重復沖擊振動 —— 一種由重復沖擊脈沖激勵所形成的振動。由氣錘沖擊振動臺面所產生的振動為典型的重復沖擊振動。
故障根本原因分析(Root Cause Analysis,RAC)—— 確定產品故障或失效的原因,全面理解故障模式和故障原因。分析過程可能需要運用一些失效分析工具,例如掃描電子顯微鏡、光學顯微鏡等。
六自由度振動(Six Degree of Freedom Vibration)—— 一種模擬三軸六個方向振動的振動方式。
步進應力試驗 —— 通過逐級增加試驗應力,確定產品極限的試驗過程。
熱電偶 —— 把兩種不同材料的金屬導線一端連接(例如:熔接)在一起,作為溫度測量點的溫度傳感器。由于熱電偶隨著溫度不同產生不同的熱電流,形成電壓差,通過采集電壓值就可以得出相應的溫度值。
8試驗前的準備工作
形成試驗團隊
HALT測試,須由一個團隊參與。為保證HALT順利進行,并獲取良好的試驗效果,此團隊應由不同專業的技術人員組成,即涉及到與產品研發設計、制造工藝和質控等專業技術人員。
設計工程師幫助開展產品功能測試,判斷由于試驗應力增加可能引發的產品突發故障。他們要在整個HALT試驗和失效分析過程(例如:修復產品缺陷)中提供技術支持。其它方面的專業人員還應當包括可靠性工程師、制造工程師以及操作HALT試驗設備的人員。無須所有的技術人員在整個HALT測試過程都要在現場,但在需要的時候,應該能夠及時加入團隊。在HALT試驗中出現問題時,相關技術人員應能在其技術領域內發揮其作用。
失效分析平臺
需要搭建相應的失效分析平臺,配備適當的分析工具。當產品在HALT試驗中出現故障時,分析并確定產品出現故障的根本原因。