高加速壽命試驗

高加速壽命試驗概述

高加速壽命試驗（HighlyAcceleratedLifeTesting，簡稱HALT試驗）HALT一詞是GreggK.Hobbs提出于1988年。是一種利用階梯應力加入試驗產品，在早期發現產品缺陷、操作設計邊際和結構強度極限的方法。試驗通過HALT暴露的缺陷涉及線路設計、工藝、部件和結構。HALT主要目的是通過產品設計和試生產階段的試驗，快速發現產品的潛在缺陷，并進行改進和驗證，從而增加產品的極限值，提高其堅固性和可靠性。試驗產品的應力包括振動、高溫、低溫、溫度循環、電力開關循環、電壓邊際和頻率邊際試驗。

HALT該試驗是美軍延伸的設計質量驗證和制造質量驗證的試驗方法，已成為美國電子行業的標準產品驗證方法。它將新產品的可靠性試驗縮短到一周，本周發現的產品問題幾乎與客戶應用后發現的問題一致，因此HALT試驗方法已成為新產品上市前必須通過的驗證。

高加速壽命試驗的功能

HALT整個過程由連續測試、故障分析、缺陷改進和驗證組成，可能是一個閉環循環過程。通常，除非一次性能經過加速應力試驗，否則需要重復幾次測試計劃。關鍵是分析故障的根本原因。試驗的主要功能如下：

1.利用高環境應力刺激和改善產品設計缺陷；

2.了解產品的設計能力和失效模式；

3.作為高應力篩選和制定質量驗證規范的參考；

4.快速發現產品制造過程中的缺陷；

5.提高產品可靠性，降低維護成本；

6.建立產品設計能力數據庫，為R&D提供依據，縮短設計制造周期。

高加速壽命試驗的內容

具體測試內容包括以下幾點：

1.逐步施加應力直到產品失效或出現故障；

2.采取臨時措施糾正產品故障或故障；

3.繼續逐步施加應力，直到產品再次失效或故障，并再次修正；

4.重復上述試驗→失效→改進步驟；

5.找出產品的基本操作邊界和基本破壞邊界。

高加速壽命試驗的意義

今天，HALT可靠性測試技術在國內外電子行業得到了廣泛的關注和理解。由于其傳統的環境測試技術無法比擬的效果，目前已被許多外國知名企業采用。該試驗直接反映了以下幾點：

1.快速暴露產品潛在缺陷；

2．通過試驗→改進→驗證這一循環，有效增加產品的極限值；

3.產品可靠性明顯提高；

4.大大縮短產品研發、設計、生產和上市周期；

5.從長遠來看，降低產品成本。

相關術語高加速壽命試驗

編制和執行HALT和HASS在測試文件時，經常會接觸到一些專業術語。以下是一些常見術語的解釋。

• 寬帶振動-振動能分布在較寬的頻率范圍內(如:20~1萬Hz）。
• 破壞極限-一個或多個產品的工作狀態不再滿足技術要求，產品不能恢復正常工作的應力強度值（硬故障）。
  • 破壞極限包括破壞極限的上限（UpperDestructLimit,UDL）
  • 破壞極限下限值（LowerDestructLimit,LDL）
  • 振動實驗只有上限。
• 功能監控-監控產品的工作狀態、性能和參數，以確定產品是否無效或退化。監測還可包括內部診斷（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要求，但應力降低后，產品仍能恢復正常工作的應力強度值（軟故障）。工作（操作）極限包括：
  • 工作(操作)極限上限（UpperOperatingLimit,UOL）
  • 工作(操作)限值（LowerOperatingLimit,LOL）
  • 振動實驗只有上限。
• 功率譜密度（PowerSpectralDensity,PSD）——單位為隨機振動曲線中與頻率對應的量級參數g2/Hz.通常也可以對應加速度譜密度（AccelerationSpectralDensity，ASD，單位為m2/s3）
• 重復沖擊振動-由重復沖擊脈沖激勵形成的振動。氣錘沖擊振動臺產生的振動是典型的重復沖擊振動。
• 分析故障的根本原因（RootCauseAnalysis，RAC）——確定產品故障或故障的原因，充分了解故障模式和故障的原因。在分析過程中，可能需要使用掃描電子顯微鏡、光學顯微鏡等故障分析工具。
• 六自由振動（SixDegreeofFreedomVibration）——模擬三軸六向振動的振動模式。
• 步進應力試驗-通過逐步增加試驗應力，確定產品極限的試驗過程。
• 熱電偶-連接兩種不同材料的金屬導線的一端（如熔化）作為溫度測量點的溫度傳感器。由于熱電偶產生不同的熱電流，形成電壓差，相應的溫度值可以通過收集電壓值來獲得。

HALT試驗前的準備工作

1.形成試驗團隊

HALT一個團隊必須參加測試。HALT該團隊應由不同的專業技術人員組成，即涉及產品研發設計、制造工藝、質量控制等專業技術人員。

設計工程師幫助進行產品功能測試，判斷測試應力增加可能導致的產品突然故障。他們必須在整個過程中HALT在測試和故障分析過程（如修復產品缺陷）中提供技術支持。其他專業人員還應包括可靠性工程師、制造工程師和操作人員HALT測試設備的人員。整個過程中不需要所有的技術人員HALT測試過程應在現場，但必要時應能及時加入團隊。HALT當試驗中出現問題時，相關技術人員應能夠在其技術領域發揮作用。

2.失效分析平臺

配備適當的分析工具，需要搭建相應的失效分析平臺。當產品在時HALT當試驗中出現故障時，分析并確定產品故障的根本原因。

3.HALT試驗前的技術會議

議程討論決定HALT測試細節：

1)HALT樣品監測儀器等相關儀器的功能和參數要求；

2)產品安裝在臺面上；

3)產品上監測樣品狀態的熱電偶和加速度傳感器的安裝位置和方法；

4)確定HALT試驗程式和嚴酷度。

（注：HALT試驗結束后，團隊應進行總結、討論和分析HALT從材料、設備、工藝或線路設計等方面制定相應的產品改進方案。

HALT試驗設備要求

高加速壽命試驗（HALT）設備必須包括溫度試驗和振動試驗兩種基本能力，以滿足以下要求，并能同時進行溫度和振動試驗。

1.振動試驗技術參數

1)重復沖擊振動功能和準隨機振動功能6自由度(三軸向六自由度)；

2)振動能分布帶寬:10Hz～10000Hz；

3)臺面最大振動輸出量不小于35Grms(臺面不加載)。

2.溫度試驗參數

溫度試驗是為了快速測試產品的溫度變化，這需要HALT測試設備的空氣循環系統能產生足夠大的風速，達到產品的快速溫變效果，保持溫度穩定。設備溫度試驗參數要求如下：

快速溫變能力(最大溫變速率不小于455℃/min）；

溫度變化范圍：-80℃～ 170℃。

3.采集溫度數據系統

高加速壽命試驗（HALT）測試樣品的響應數據需要收集和監控，包括溫度信息、振動信息和性能參數。

應配備溫度采集裝置，收集和存儲溫度傳感器的數據信息，以驗證試驗過程中的溫度應力是否真正應用于產品。這可以通過HALT測試設備系統本身的溫度采集系統也可以通過其他多通道溫度采集系統進行采集。溫度采集裝置中的熱電偶必須在(-100℃～＋200℃）在溫度變化范圍內具有穩定的溫度感應特性，熱電偶的線徑（直徑）不得大于0.3274mm。

4.振動數據采集系統

振動傳感器數據信息的收集和存儲是為了驗證試驗過程中的振動應力是否真的應用于樣品。這可以通過HALT測試設備系統本身的振動頻譜采集系統也可以使用振動采集系統來收集相關數據（如加速度、位移）和顯示振動頻譜。加速度傳感器應配備三軸傳感器，響應頻率范圍為2Hz～10000Hz，加速度測量范圍-500g～ 500g。傳感器的尺寸應足夠小，以監測樣品的振動響應。同時，傳感器的質量應足夠輕，以免顯著影響樣品的振動響應或改變樣品的響應特性。

5.其它輔助測試設備

主要是指用于判斷產品是否有故障的產品性能監測設備。

6.供應液氮和壓縮空氣

進行HALT試驗時，應準備足夠的液氮，以確保試驗的順利進行。壓縮機產生的壓力應與試驗設備相匹配，典型值為0.8MPa。壓縮空氣用于驅動HALT最好對試驗機的氣錘進行干燥，以避免氣動系統中的金屬部件因空氣中含水而生銹。壓縮空氣流量需要保證。一般來說，流量為250m3/h是足夠的。

對試驗樣品的要求

1.試驗樣品應用序列號或其他標志進行區分。

2.在試驗中，確認樣品上粘貼了一個熱電偶，作為試驗中溫度校準控制的熱電偶傳感器。試驗溫度校準控制系統是一個閉環溫度感應控制系統。熱電偶的感應溫度應盡可能接近試驗的平均溫度，粘貼在樣品的外表面，并盡可能安裝在熱容量相對較低的位置。熱電偶不得安裝在加熱部件附件或樣品的封閉空間內。

3.在試驗過程中，應盡量將溫度應力和振動能傳遞給安裝在試驗臺上的試驗樣品。高加速壽命試驗（HALT）目的是通過加速樣品疲勞來發現樣品的弱點。為了達到準確的試驗效果，需要確定試驗樣品的最佳應力值。

4.需要考慮樣品的尺寸和重量，選擇合適的HALT試驗設備。

5.樣品的熱傳導率可以通過修改樣品框架來提高。例如，拆下樣品的面板或外殼，在樣品底部開孔形成空氣循環通道。

6.在試驗過程中，應將監測樣品溫度的熱電偶粘貼在適當的位置。一般放置在以下位置：熱量大的部件和部件；對溫度敏感的電子部件和部件；熱容量高的部件。將熱電偶粘貼在高熱容量部件上，有助于確定必要的溫度極值點，使樣品達到穩定的溫度。

7.盡量將臺面振動1:1傳遞到試樣上。

8.測量測試樣品振動響應的加速度傳感器應安裝在適當的位置，以評估測試樣品的振動響應特性。建議安裝位置：靠近支架安裝設備；振動最強的位置，如PCB板卡的中心位置；可能對振動敏感脆弱。

比較高加速壽命試驗和加速壽命試驗

高加速壽命試驗不用于確定產品的壽命。因為我們關心的是盡可能提高產品的可靠性，所以確定可靠性值并不重要。然而，對于耗時的機械產品來說，盡可能準確地了解其壽命是非常重要的。

與加速壽命試驗相比，高加速壽命試驗的一個重要優勢是找到影響外部使用的缺陷。完成一個典型的高加速壽命試驗只需要2-4天，我們最終發現的缺陷將成為外部使用問題的成功率非常高。

與高加速壽命試驗相比，加速壽命試驗的一個優點是我們不需要任何環境設備。通常，架子上的測試就足夠了。在許多情況下，測試可以在用戶的設施上進行。另一個優點是測試可以同時確定產品的使用壽命，這對于高加速壽命測試是不可能的。

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高加速壽命試驗發表于2022-06-15，由周林編輯，文章《高加速壽命試驗》由admin于2022年06月15日發布于本網，共4086個字，共5471人圍觀，目錄為外貿知識，如果您還要了解相關內容敬請點擊下方標簽，便可快捷查找與文章《高加速壽命試驗》相關的內容。

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