HALT/HASS简介

HALT&HASS概念

•关键词:
•HALT(Highlyacceleratedlifetest)高加速寿命试验
•HASS(Highlyacceleratedstressscreen)高加速应力筛选
•HASA(Highlyacceleratedstressaudit)高加速应力稽核

HALT概述

HALT不是Pass/Fail测试.
HALT是一种发现缺陷的工序,它通过设置逐级递增的加严的环境应力,来加速暴露试验样品的缺
陷和薄弱点,而后对暴露的缺陷和故障从设计、工艺和用料等诸方面进行分析和改进,从而达到
提升可靠性的目的,最大的特点是设置高于样品设计运行限的环境应力,从而使暴露故障的时间
大大短于正常可靠性应力条件下的所需时间。

HASS概述

•HASS是高加速应力筛选(HighAccelerated
•什么是HASS?

StressScreen)的简写,是产品通过HALT试验得出操作或破坏极限值后在生产线上做高加速应力筛
选。要求100%的产品参加筛选。其目的是为了使得生产的产品不存在任何隐含的缺陷或者至少
在产品还没有出厂前找到并解决这些缺陷,HASS就是通过加速应力方式以期在短时间内找
到有缺陷的产品,缩短纠正措施的周期,并找到具有同样问题的产品。

HASA概述

•什么是HASA?
•HASA适用于大批产量
•HASA是经过HASS后产品失效率在可接受范围内再进行的高加速应力稽核.

HALT/HASS工作原理

•GreggK•Hobbs曾设计了一种金属试件,就强化应力对疲劳寿命的影响效果进行了研究,发现当应力
增加1倍时,疲劳寿命降低为原来的1/1000.对于有缺陷的产品,缺陷处应力集中系数高达2~3倍,疲
劳寿命就相应降低了好几个数量级,这样就有缺陷元器件和无缺陷元器件在相同的强化应力作用下
疲劳寿命拉大了档次,使有缺陷元器件迅速暴露同时无缺陷元件损伤甚小.这一试验结果也清楚的说
明了HALT/HASS试验技术的基本原理.另外,强化应力激发产品缺陷的有效性以及所激发出的缺陷
与正常使用环境下导致产品失效的各类缺陷相关性也通过试验和实践得到证实.

HALT试验技术特点
1、HALT试验施加的环境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
发不品设计中潜伏的各种缺陷,直到产品的破坏极限;
2、HALT试验是在超出规范极限以外进行,具有很高的试验效率;
3、在HALT过程中出现的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
式都是在实际现场使用中所出现的失效形式,否则HALT试验是无效的。

4、HALT试验的主要目的是查明和排除设计的薄弱环节,评价产品设计可靠性,那么因制造
(工艺)缺陷所造成的失效自然不相关的,不是主要试验目的。

HALT试验目的kekaoxing.com

1、通过系统地施加工作应力和逐步增大的环境应力,来激发故障,暴露产品设计中的薄弱环节,
为开发人员改进产品设计方案提供依据,以对产品设计缺陷进行及时的修正。
2、提高产品在使用过程中的壮实度,保证产品圆满的无故障的完成任务;
3、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的应力类
型和应力量级的选择提供依据。

HALT试验应力施加顺序

•为了保护HALT试验中所选的试验样本,以保证从这些样本中获得尽可能多的信息,
各种应力类型的试验顺序遵守一个这样的原则: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。我们一般是:
•低温—高温—快速热循环—振动-温度与振动综合应力。

HALT试验项目
1、低温步进应力试验
2、高温步进应力试验
3、快速热循环试验
4、振动步进应力试验
5、综合应力试验
6、工作应力测试(包含开/关机,电压位偏,频率拉偏)

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可靠性技术新手提问

征集 可靠性之歌

2007-3-26 18:56:13

可靠性技术新手提问

搞可靠性的人都怎么了?

2007-3-30 10:53:50

59 条回复 A文章作者 M管理员
  1. fredwang789

    多谢楼主分享

  2. hemochina

    谢谢分享

  3. dongli2000

    深圳市勤达进出口有限公司成立于2004年,从事高加速寿命测试设备,环境试验箱及焊接设备、可靠性软件的销售。勤达公司是美国QUALMARK公司在中国大陆地区的指定代理商及法国克莱梅(Climats)公司在华南地区的指定代理商和美国西亚基(Sciaky)公司、ReliaSoft可靠性软件公司在中国的总代理。
      公司秉承“客户第一,技术第一,服务第一”的经营宗旨。以主动、负责、创新为理念,追求更高的技术、质量与服务,不断创新,提升勤达公司的核心竞争力,确保公司永续经营与成长,迈向国际前沿企业。公司在中国区有技术支持工程师,能在最有效的时间帮助客户解决技术问题。
      公司以提升国内电子相关产品质量为目标,努力协助企业提升产品的质量,推动国家电子环境测试技术方面的发展,不定期地在全国各省市及国家第三方检测机构举办HALT/HASS,环境试验箱及电子束焊接设备的研讨会。
      公司应市场需求,协助业界推进生产技术、质量以及降低生产成本及增强竞争力为主要前提,从美国QualMark公司引进了一套高加速性寿命测试及应力筛选系统(HALT&HASS),建立了国内以教会客户高加速寿命测试实验方法的实验室。实验室设在国家权威机构深圳计量质量检测院及信息产业部电子第52研究所(杭州)。

    深圳总公司
    地址:深圳市福田区深南大道6031号杭钢富春商务大厦1306-1307#
    电话:0755-83062213/83922212
    传真:0755-88354621
    邮件:[email]sales@qindaate.com[/email]

    北京销售代理
    联系人:高经理
    电话:13683681707

  4. syliuhongwei

    我理解:HALT是一种设计工程工具,一种新的可靠性设计理念。不必非用六自由度综合试验设备不可,也可单应力、单自由度施加强化应力,只要达到激发潜在设计缺陷的试验目的即可。另外试验可遵循“应力试验—激发故障—故障分析—技术改进—应力试验”的闭环循环过程,类似质量管理中的PDCA。

  5. winken_zu

    扫盲一下

  6. wwl023

    好东西,收藏了

  7. liyongxiang

    学习

  8. saki84814360

    HALT/HASS测试通常只有大的公司有这样的需求,而且大多是美国公司。由于成本比较高,对产品本身的质量要求也比较高,所以做这个测试的客户不是很多。

    P.S:我们公司也有,呵呵~TUVSUDPSBShanghai

  9. worldtop

    謝謝介紹

  10. squallgao

    怎样理解3axial6DOF(degreeoffreedom)呢?
    3轴,大家都晓得X,Y,Z,
    主要是6DOF,我们先从一个轴,某一时刻/频率来看,
    如果正常是90度(Z轴)那么其偏6度,就是96或84度。我们在乘车是不是一直都在上下颠,有时候还要向斜着的方向颠,就是这个道理。从整体来看,对Z轴,就是可以看到XY面对着Z轴旋转(左右摆动)。
    而对于6DOF在5-5Khz三个轴自由振动周期而言,我们就感到其是在绕着轴做旋转。
    简单来说其就是在上下振动的同时加上水平的振动。

    如有纰漏,请大家指正。谢!

    我的附件只有200K左右,发不上来。没图不太好讲哦。

    [[i]本帖最后由squallgao于2008-11-310:57编辑[/i]]

  11. jerry-yin3003

    好帖子啊﹐正需要這方面的資料﹔我們實驗室還在評估HALT設備,不過太貴了評估了几家到現在也沒談下來﹗

  12. yeh

    谢谢楼主分享,学习中~~~~

  13. jackabc

    慢慢看了

  14. AOIQA

    感谢营养如此丰富的贴子,让新手能学到好多啊!

  15. yaoxuexi

    Thanksforyourinformation!

  16. 巨孚仪器吴先生

    学习了,曾与3COM的一家代工厂议过HALT,其要求为:
    步进温变速率为:40(60)度/MIN,实现6个方向之振动,最后报价CIFHKUSD:500,000.00,结果是……

  17. pzw4321

    又学到了,谢谢分享!:handshake

  18. jiji

    HASS试验是要求产品100%的进行,所以是不是可以这样说经过HASS试验以后的产品是可以出货的

  19. ttr1200

    谢谢斑竹提供这么好的集合,这对与新手太有益了

  20. ttr1200

    看来要加强英文的学习啊,专业英语单词太多了

  21. beacherdon

    太好了,以后多向大家學習啊!

  22. capitel

    感谢

  23. SALON1

    谢谢版主共享英文缩写!

  24. GUCCI

    molly.tianHALTTest5-4.part1.rar(1000KB)
    HALTTest5-4.part2.rar(690.31KB)

    Molly
    ThePPTfileisthedellcorpHALTspec?

  25. reliability

    [quote]另外他还有一篇文章。
    HALT–adifferentway***********
    具体不知道怎么上传[/quote]

    点击贴子,进行回复后,在最下面点击浏览。即可选中你本地的压缩文件上传了,如有任何问题,欢迎PM短信给我。

  26. GUCCI

    我有好多HALT资料,
    因为本人毕业后就做HALT
    有需要的可联系我。
    [email]cjhua0701@163.com[/email]

  27. GUCCI

    楼主的文章系QM公司的销售总经理的文章。
    Mr.NeilQMCorpSalesManager.

    另外他还有一篇文章。
    HALT–adifferentway***********
    具体不知道怎么上传

    写的很不错。

  28. dazz

    能否简单介绍下三轴向6自由度振动?

  29. molly.tian

    六轴自由振动,更能模拟实际使用中会遇到的状况!
    我也听说是QualMark的专利,我们实验室有!
    本人也有幸使用过!
    其实也没有什么,实际用过就会了!
    一切事情都是这样,做过了就觉得没什么了!:P:P

  30. reliability

    多谢QualMark_sky给大家的介绍。希望可以和大家分享更多的关于HALT方面的知识

    另外问一下,现在在香港吗。在那边代理QualMark???

  31. QualMark_sky

    确实,在有实力的企业都会去做HATL.根据HATL数据做HASS&HASA以确保品质,
    像现在的欧美公司一般都要求有HATL&HASA且要求有报告

  32. QualMark_sky

    学习~~~中

  33. reliability

    下面是论坛相关[url=http://www.kekaoxing.com/test/ALT/index.html]HALT/HASS[/url]等方面的资料集合,对HALT有兴趣的人可以看看

    [table=560][tr][td][url=http://www.kekaoxing.com/club/thread-694-1-1.html]HALT理論教材[/url][/td][td][url=http://www.kekaoxing.com/club/space-uid-160.html]fanweipin[/url][/td][td][url=http://www.kekaoxing.com/club/attachment.php?aid=137]intro_halt_hass.pdf[/url](1.13MB)[/td][/tr][tr][td][url=http://www.kekaoxing.com/club/thread-722-1-1.html]halt&Hass学习笔记[/url][/td][td][url=http://www.kekaoxing.com/club/space-uid-897.html]molly.tian[/url][/td][td][url=http://www.kekaoxing.com/club/attachment.php?aid=166]HALTTest5-4.part1.rar[/url](1000KB)
    [url=http://www.kekaoxing.com/club/attachment.php?aid=167]HALTTest5-4.part2.rar[/url](690.31KB)
    [/td][/tr][tr][td][url=http://www.kekaoxing.com/club/thread-295-1-1.html]HALT/HASS简介[/url][/td][td][url=http://www.kekaoxing.com/club/space-uid-5.html]cliffcrag[/url][/td][td]文章[/td][/tr][tr][td][url=http://www.kekaoxing.com/club/thread-223-1-1.html]高加速寿命试验(HALT)与高加速应力筛选(HASS)[/url][/td][td][url=http://www.kekaoxing.com/club/space-uid-1.html]admin[/url][/td][td][url=http://www.kekaoxing.com/club/attachment.php?aid=7]高加速寿命试验(HALT)与高加速应力筛选(HASS).pdf[/url](1.34MB)
    [/td][/tr][tr][td][url=http://www.kekaoxing.com/club/thread-470-1-1.html]HALT&HASS可靠性测试的应用[/url][/td][td][url=http://www.kekaoxing.com/club/space-uid-385.html]novel[/url][/td][td]文章[/td][/tr][tr][td][url=http://www.kekaoxing.com/club/thread-70-1-1.html]HALT&HASS提升汽车电子产品可靠性[/url][/td][td][url=http://www.kekaoxing.com/club/space-uid-2.html]123[/url][/td][td]文章[/td][/tr][tr][td][url=http://www.kekaoxing.com/club/thread-645-1-3.html]论文:谈谈高加速寿命试验[/url][/td][td][url=http://www.kekaoxing.com/club/space-uid-948.html]angel8679[/url]
    [url=http://www.kekaoxing.com/club/space-uid-1.html]admin[/url]
    [/td][td][url=http://www.kekaoxing.com/club/attachment.php?aid=352][font=Tahoma]HALT&ALT.pdf[/font][/url][font=Tahoma][color=#333333](176.74KB)[/font][/td][/tr][/table]

    博客中查看:[url=http://www.kekaoxing.com/html/5/5-65.html]HALT资料文章大集合![url]http://www.kekaoxing.com/html/5/5-65.html[/url][/url]

    [[i]本帖最后由cliffcrag于2007-8-709:56编辑[/i]]

  34. lmwsmile

    HALT试验在大一些企业比较重视,希望能好好学习

  35. chuner

    各位,本实验室是国家认定试验室,其中有高加速寿命试验箱(-100°Cto+200°C)跟湿热交变试验箱(-70°Cto+177°C),如有需要,请联系我们!
    -中国赛宝实验室可靠性与环境工程研究中心

  36. timeline

    哈哈哈!!!!!!!!!!!

  37. hukee

    三个轴向X,Y,Z,就是3个方向,如果你只有一个方向也行,把测试对象摆3个方向就行了.
    绕三个轴旋转的方向,到现在还不明白:lol.

  38. kkxmm

    HALT,大家讨论的很多,可是还是比较难明白,

    没有实际做过,只能先了解一下了。

  39. 中国

    显然,楼上的解释的很专业。

    区别3以前还真没怎么注意过。

    其它的高手也来补充一下。

  40. xyxiang1982715

    试着回答下你的问题。

    区别1:HALT的振动是一个三轴六自由度的振动,即三个轴向X,Y,Z及绕三个轴旋转的方向。而单轴的振动当然就只是一个单自由度的振动。
    区别2:HALT振动是由气锤装置产生的一个随机振动,频率一般取5-5khz,频率是不可以控制的,可以通过频谱分析仪查看你所要观察的频率     段。单轴的振动一般有电磁式,液压式等,有正弦和随机振动之分,频率是可以控制的。
    区别3:HALT控制的只是5-5khz加速度均方根值(Grms)的大小对产品的影响,没有位移值。单轴振动可以控制加速度的峰值,位移的峰值及    随机振动的Grms等。

    目前就想到这么多,希望后来的高手再补充!
    谢谢!

  41. arvinghchen

    请教HALT振动与普通单轴的振动有什么区别?

  42. longwugdnt

    下载了,要慢慢看了!

  43. kissinger521

    下载了,要慢慢看了!

  44. molly.tian

    我已经打印出来了,有所了解。不慎感激。

  45. mfbtsgy

    没有声望不能下载,555

  46. zxy1971

    刚来几天,收获不小。

  47. reliability

    好资料,看来要下下来慢慢学习学习了。

    英文的看得就更慢了。

  48. fanweipin

    DriftParametricchangeinvaluefromdesignsetpointe.g.,Componentchangesinvalueasresultoftemperatureorvibration.
    DwellTimeThestabilizationtemperaturetimeplusthesoaktemperaturetime.
    DynamicTestVoltageorVibrationorShockTesting.
    EyringMathematicalmodelusedtorelatebehaviorofanitematonestressleveltoitsbehavioratanotherstresslevel.TheEyringequationmodelallows2variableswhereastheArrheniusequationmodelonlyallows1variable.
    ExtrinsicEffectAfailureintheproductduetocausesoutsideoftheproducti.e.,chambervibrationortemperature.
    FailureTheterminationofthecapabilityofapartorcomponenttoperformitsfunction.
    FailureMechanismThespecificcauseoffailure.
    FailureModeThespecificcauseoffailureatthemacroscopiclevel.
    FailureRepetitionTherepetitionofafailureinaproductwhenthetestisrepeated.
    FatigueThemechanicalfailureofapartwhichhasbeensubjectedtorepeatedreversebendingcycles.
    FatigueLifeThespecificnumberofcyclestofailbyrepeatedreversestressing.
    FieldFailureAdefectwhichisfoundinasystemusedinthefield.
    FixedResonanceVibrationatafixedfrequencycorrespondingtothenaturalfrequencyoftheunitundertest.Dwell
    FixtureAdevicewhichisusedtoattachaUUTtoaESSchamberfloorortableforvibrationortemperaturecycling.
    FlatpackAsemiconductordevicethathasleadsextendingfromeachedgeoutward.
    FlipChipAchipthathasbumpedterminationsspacedaroundthedeviceandisintendedforfacedownmounting.
    ForcedVibrationAforcedoscillatoryexcitationonasystem.
    GrandMeanEffectThemainvariationinfunctionalityofaproductduetoallsourcesofinputinastresstest.
    GullWingAcommonleadformandshapeusedtointerconnectusedtomountsurfacemountdevicestoCCA’s.
    HardFailureAfailureinacomponentorsystemwhichiscatastrophicandcannolongeroperate.Ifthecomponentorsystemissubjectedtoanexcessivestressenvironment,theenvironmentmay”kill”thesystemtherebycausingahardfailure.
    HarmonicAintegralmultiplevalueofthenaturalfrequencyofasysteme.g.,ifFn=60Hz,thentheharmonicsareHFn’s=60,120,180,..Hz.
    HermeticityTestAleaktesttodetermineifthetestpackageissealed.
    IntermittentAcomponentfailurewhichisnotconsistentandmaylastforaveryshorttime.Theintermittentfailuredoesnotfailatthesametimeandinputlevelusually.
    InfantMortalityEarlyfailuresduetolatentdefectsresultingfrommanufacturingerrors.
    IntrinsicEffectAfailureresultingfromcausesinternaltotheproduct(weaknessindesign).
    InversePowerLawAnacceleratedtestmodelusedtoanalyzethereductionoflifeofaproductwithincreasestress.
    IRReflowInfraredreflow.Atechniquetomeltsolderusinglongwavelengthlight.
    IsolationTheseparationofvibrationfromstructuresuchthatthestructuredoesnotfeelthevibration.
    IsolatorAdevicewhichdoesnotallowvibrationtobetransmittedfromthesourcetothesupport.
    JerkRateofchangeofacceleration.
    JunctionTempThemaximumallowabletemperatureofamicro-electronicdevice.OperatingattheJunctiontemperaturewillcauseearlyfailure.OperatingneartheJunctiontemperaturewilllowerMTBF.
    LaminarFlowLowspeedairflowwhichissmoothandwhereairstreamsdonotcrossormix.Reynoldsnumberlessthan2100.NotdesiredinHALTorHASSairflowtests.
    LatentDefectAdefectinapartoritemthatwouldeventuallypreventitfrommeetingitsfunctionalrequirementwhenoperatingwithinitsspecifiedenvironmentandwithinitsspecifiedlifetime.Thistypeflawisnotnormallyobviousandcannotbeseenwiththenakedeye.
    LevelTheamplitudeofatestcondition.
    LevelofScreenTheamplitudeofRVSSwhichaunitissubjectedorthetemperaturedifferentialofTCSS.
    LowPassFilterThefilteringeffectofasystemwhichallowslowfrequencyeffectsbutdoesnotallowhighfrequencyeffects.ACCAhasthisphenomenon.
    MassParticipationFactorTheoscillationofapartinasystemthatmovesinadifferentdirectionthanthedirectionofvibrationexcitation.Themassparticipationfactoristhepercentageofthemassanditsvector.
    MfgDefectAflawcausedbyin-processerrorsoruncontrolledconditionsduringassembly,test,inspection,orhandling.
    MeanTheaveragevalueofasetofvalues.
    Miner’sLawThephysicsoffatiguewhereeachmaterialhasaparticularcurveforfatiguestressfailurevs.numberofreversestresscyclestofail.
    MixedModeTest2Interpretations.#1)Vibrationofaproductattheprimarymodeandvariousharmonicsoftheprimarymode.#2)Vibrationandtemperaturetesting.
    ModeThenaturalfrequencyofasystemorharmonicofthenaturalfrequency.
    ModalAnalysisAnanalysistodeterminethenaturalfrequenciesofasystem.Theanalysismaybearealtestoracalculation.
    NarrowBandPowerspectraldensityhavingapeakvaluewithinanarrowbandoffrequency.
    NAVMATNavalMaterialsCommand.AnobsoletebranchoftheU.S.NavywhichwasformerlyinchargeofNavysystemsqualityandspecifyingESStestingforNavalsystems.TestingguidelinelevelswereestablishedforvibrationandTemperatureCyclingprofilesforESS(calledNAVMATlevels).Nolongerusedbyanydefensevendors.ThestartofESSincommercialworkwasduetotheeffortsofNAVMATin1983.ManytechpapersstillrefertoNAVMATlevelsforcomparisontonewtechnology.TheNAVMATrandomvibrationlevelwas6GRMSforallitems.NAVMATwasdisestablishedintheearly90’s.
    ModeGeneraltermforthenaturalfrequencyofasystem.Mostsystemshaveseveralmodes.Thefirstmode(ornaturalfrequency)usuallyisthemostdamagingtoasystem.
    ModelingThescienceoffailurepredictionbymodelingtheproductandtheanalyzingtheweaknessesinthedesign.NodeThepartorpointofasystemwhichdoesnotmoveduringvibrationexcitation.
    Omni-AxialRefersto6DoFvibrationsystemwherethevibrationvectorsareineverydirectionoftheglobe.
    OperatingLimitThelevelofvibrationortemperatureatwhichasystemwillnolongeroperatebutwhichwilloperateagainifthestresslevelisreduced.PartInmostcases,anonrepairable,throwaway,electrical/electronicitem.
    PatentDefectAflawinapartoritemthatisobviousandcanbedetectedbynormalvisualinspectione.g.,brokenleadwires,crackedcasing,solderballs,workmanshiperrors,etc.
    PeaktoPeakThedifferenceinvaluesofthemaximaandtheminimainacurve.
    Physics-of-FailureAfailureanalysistodeterminetherootcauseoffailure(failuremechanism)
    PickupTransducer(accelerometer,pressure,etc.)
    PINDTestingParticleImpactNoiseDetectionTest.Anamplifiedacousticaltestusingelectro-mechanicalmethodsfordetectinglooseparticlesinthecavityofanelectronicdevice.(Rarelyused).
    PitchThenominalcentertocenterdistancefromoneconductortracetoanother.
    PlannedObsolescenceReferstoaproductthathasanintrinsicallydesignedwearoutperiode.g.,PO=2years.PrePregAdhesivesheetusedtocementMultilayersheetstogetherundertemperature&highpressure.
    ProbabilisticReliabilityReliabilityanalysisbasedonstatisticalconsiderationswithoutconsiderationofthestructuraldesignfeatures.
    ProcessAfunctionorseriesoffunctionstoproduceadesiredgoale.g.,aprocesstosurfacedefects.
    ProfileThegraphoftheinputorresponsecurve(InputProfilee.g.,InputPSDortemperaturegraph);(ResponseProfilee.g.,ResponsePSDorTemperaturegraph).
    Quasi-RandomOscillatorymotionwhichisnotsinusoidalandisnotpredictable.OnlytheenergylevelVibrationG^2/Hziscontrollableoverawidebandfrequencyspectrum.(nearlypurerandom).
    RandomonRandomAspectrumwhichcontainsarandomvibrationspectraoveranotherrandomvibrationbasewhichisusuallyatalowerlevel.RealEstateSurfaceareaavailableformountingcomponentsonaCCA.
    ReliabilityQualityorsurvivabilityofaproductovertime.
    ReliabilityGrowthImprovementinreliabilityofaproductbytestingandcorrectionofcausesofdefects.
    ReluctanceThermalreluctance.Referstoslowchangingtemperatureofaproductduetoitshighmass.Ahighthermalreluctancepartcannotkeeppacewiththechambertemperaturechanges.ReturnsReferstoreturnofproductstothesellerduetodefectsorfailures.
    RobustnessStrengthofaproduct.Abilitytowithstandstress.
    RoomConstantThevalueofnoiseinaroomwithanoisesource.Theroomconstantdependsonthesizeandvolumeoftheroom.Thesmallertheroomthehighertheroomconstantnoiselevelsincethewalls,ceilingandfloorwillreflectthenoise.ScreenStrengthTheamplitudeoftheinputvibrationlevelorthemaximumTemperaturedifferenceoftheTCSSprofile.Defectssurfacedareproportionaltoscreenstrength.
    ShockResponseAplotofthemaximumresponseexperiencedbya1DoFvibrationsystem(product)asaSpectra(SRS)functionofitsownnaturalfrequencyinresponsetoanappliedshockorrandomvibration(tabtable.UsuallyG’svs.Frequency.
    SigmaThestatisticaldeviationfromthemean.
    SineonRandomAspectrumcontainsalargenarrowbandfrequencyspike(Sine)inthespectrumoverawidebandrandomvibrationspectrum.
    SkewTheamountofasymmetryinastatisticaldistribution.
    SoakTimeThetimeallowedforsoakingupheatatagiventemperature.Immediatelyafterstabilizationtime
    SoftFailureAtemporaryfailureinacomponentorsystem.Anoncriticalfailure.
    SpectrumTheshapeofavibrationinputorresponsecurve.G’sorPSDvs.Frequency.
    StabilizationTimeThetimeittakesforaparttoattain95%ofsteadystatetemperature.Startingfromthetimetheinputprofiletemperaturebeginsitsflat(constant)level.
    StressTheeffectonanitemwhenforceisapplied.Stresscausestension,warping,bending,stretching,temperaturerise,breaking,etc.Thehigherthestress,theclosertofailure.Allpartsandmaterialshavestresslimits.
    StepStressAnacceleratedtestinwhichthelevelsofstressareincreasedinastepwisefashiontocausefailureorfindtheoperatinglimitofaproduct.
    StressReliefReductionofstressinbendingorpullingbyasimplecurlorloopinawire.
    StressScreeningApplicationofstressfulenvironmentonaproducttosurfaceweaknessesanddefects.
    Stress-StrengthFailureAfailurecausedwhentheappliedstressexceedsthestrengthofaproduct.
    SubAssemblyAnelectricalassemblythatfitsintoalargerelectricalassembly.
    SystemAgroupofunitsinterconnectedorassembledtoperformanoverallelectronicfunction.
    TestAspecificevaluationofaUUTunderspecifiedexaminationconditionswhichwillleadtoproofordisproofofitsacceptancetoperforminagivenenvironment.
    TaguchiMethodAStatisticalmethodofpredictingthereliabilityofasystem.
    TechnologyLimitSeeDestructLimit.Alsocalleddesignlimit.
    ThermalCycleTheinputprofilewhichrisesandfallsinaspecifiedtimebutwhichendsatthesametemperaturethatitbegan.
    Thermocouple(T/C).Dissimilarpairofmetallicwiresusedtomeasuretemperature.
    ThermalShockTherateofchangeofenvironmentalchambertemperature.LowShock,RR<35°C/Minute;Highshock,RR>50°C/Minute;Veryhighshock,RR>100°C/Minute.
    TimeHistoryPlotAgraphorplotofthedataforinputorresponseforamplitudevs.time.
    TimeConstantThetimeittakesforanexponentialfunctiontoattain63%ofitssteadystatevalue.Thefunctionwillattain95%ofsteadystateinthreetimeconstants(3xTc).Normallyreferredtointemperaturetestingorelectricaltesting.
    TopAssemblyHighestlevelofanelectricalassembly.Allsubassembliesfitintothetopassembly.
    TrackedResonanceNearlythesameasFixedResonanceFrequencywithexceptionthattheshakerisprogrammed.
    TurbulentAirFlowHighspeedairflowwherethestreamlinesmixandcrossandwheretheflowisturbulent.
    FrequencyCyclespersecond(Hertz,Hz).Naturalfrequencyistheselfgeneratedoscillationofapartorsystem.Appliedfrequencyistheappliedoscillationtoapartfromanoutsidesource.
    UndershootSimilartoOvershootexceptthatitisthemarginundertheTh.Usuallycausedbyinsufficientdwelltime.UpgradingChangingthedesignspecificationtoahigherlevelduetodesignimprovements.
    UpratingChangingthedesignspecificationtoahigherlevelduetoabilitytowithstandhighertestlevels.
    ViaHoleAverysmallholeincircuitcardassemblyusedforpassingcurrentfromonesideofthecardtoanother.Itisnotusedformountingcomponents.Usuallysolderedthrough.
    VibratorThepneumaticpistonassemblythatproducestherandomvibrationinapneumaticvibrationsystembyfastactingrepeatedshocks.
    WearoutThelastphaseofthelifetimeoftheproduct.
    WeibullWeibulldistribution.Variousplotsoffailure(%defectsfound)datavs.time,MTBF,etc.
    What-IfexperimentsAcceleratedstressexperimentsdesignedtofinddefectsandweaknesseswhentheproductisoperatedin“outofbounds”electricalconditionse.g.,What-ifthevoltageishigherorlowerthanthespecduringthestresstest?
    WhiteNoisePureornearlypurePowerspectraldensityataconstantvaluewithlittleornochangeoverafrequencyspectrum.
    WideBandPowerspectraldensityhavingavalueswithinawidebandoffrequency.
    YieldStrengthThestrengthofamaterialwhichafterhavingbeenstressedtoaspecificvalueofstresswillnotreturntoitsoriginalshapeorsize.

  49. fanweipin

    AcceleratedTestingDefinitionsandAcronyms
    AAT-AcceleratedAgingTest
    AAT-ArtificialAgingTest
    ALT-AcceleratedLifeTest
    ANOVA-Analysisofvariance.e.g.variationoftheMTBFfromthechisquarerange
    ART-AcceleratedReliabilityTest
    ASD-AccelerationSpectralDensity(sameasPSD)
    AST-AcceleratedStressTesting
    ATE-AutomaticTestEquipment
    ATS-AutomaticTestSystem
    BIST-Builtinselftest
    BGA-BallGridArray(typeofSMDcomponent)BTAAF-BuildTestAnalyzeandFix
    CCA-CircuitCardAssembly
    CDIP-Ceramicdual-in-linecomponentpackage
    CE-ChangeEffect
    CFF-CostofFieldFailure-N*F(tfc)*[Creplacement+Crepair+Cother],N=Noofproductsbuiltwithlatentdefects.tfc=timetodiscoverandcorrectprobleminfield,Crepl=costtoreplace(hardware),Crep=costtorepair(labor),Cother=othercosts
    COB-Card-on-Board.MultipleCircuitcardsattachedtolargerpanelatrightanglestothemultiplecards
    COB-Card-on-Board.ChipcomponentcementeddirectlyonCCAsurface
    COH-Coherence.SeeCoherencedefinition
    COTS-CommercialOfftheShelf(components)
    CTE-Coefficientofthermalexpansion.CTEmismatchcausestwoormorematerialstogrowatdifferentrateswhichcancauseshortsoropen
    Cycle-Periodicoscillationwhereavaluerepeatsitselfattheendofthecycle
    dB-Decibel.dB=10Log(A/Aref)whereA=power,watts;Aref=referencelevelpower,watts.dB(A)-Decibel.”A”weightedfornoise.dB(A)istheoverallnumericvalueofthenoisefortheentirefrequencyspectrummeasuredbyaninstrument.Noiselevelinstrumentshave”A”weightingtocorrespondtothenaturalhearinglevelofhumans.Non”A”weighteddBisthedBlevelatspecificfrequencies.OSHAlimitfornoisebeforeactionmustbetakentocorrectis80dB(A)
    DIP-DualIn-Linepackage(Amicro-electronicsemiconductorpackagewithleadson2sides)
    DLT-DestructiveLevelTest
    DMT-DesignMarginTest
    DoD-DepartmentofDefense
    DOT-DesignofTest
    DoF-DegreeofFreedom.Numberofaxesdriveninthetest.e.g.1DoF=oneaxisoftest
    DoT-DesignofTest
    DPA-DestructivePhysicalAnalysis
    DEST-DesignEnvironmentalStressTest
    EMI-ElectroMagneticInterference(RadiofreqinterferencetotheUUTcausedbysomeoutsidesource)
    EOL-EndofLife.Theendoftheusefuloperatinglifeofthepart(wearout)
    EOS-ElectricalOverStress
    ESS-EnvironmentalStressScreening
    EST-EnvironmentalStressTest
    EVOP-EvolutionaryOperations.Productevolutionphasewheretheproductisimprovedbydesignchanges.
    FEA-FiniteElementAnalysis
    FAT-FunctionalAcceleratedtest(FunctionaltestingperformedduringHALTandHASSTesting
    FAST-FlexibleAcceleratedStressTest
    FFOP-FailureFreeOperatingPeriod
    FFP-FailFreePeriod(timethatasystemshouldbetestedwithoutfailures-afterrepairsandfixes)
    FFT-FastFourierTransform.Analysiswhichconvertstimedomaindataintofrequencydomaindata
    FR-4-AmaterialdesignationfromtheElectronicIndustriesAssociationforafireretardantepoxyresin-fiberglassclothlaminate.UsuallyfoundinCCA’s
    FRACAS-FailureReportingandCorrectiveActionSystem
    Grms-G’s(RootSumSquared).SameunitasG’sexceptitisamathematicalRMSofaGrouporsetofG’swherethenumberofbandwidthsistakenintoaccount
    Grss-G’s(RootSumSquared).SameunitasG’sexceptitisamathematicalRMSofaGrouporsetofG’swherethenumberofbandwidthsisnottakenintoaccount
    Gpeak-TheG;swherethevibrationspectrumexhibitsamaximainthespectrumcurve
    Geff-G’s(EffectiveG’s_TheeffectiveGequivalentofavibrationspectrumcurvei.e.AstraightlineGequivalenttoaspectrumcurve
    G-10-LiketheFR-4material.AnotherbrandofCCAmaterialexcepthighgrade
    G-11-LiketheFR-4material.AnotherbrandofCCAmaterialexcepthighgrade
    HALT-HighlyAcceleratedLifeTesting
    HASA-HighlyAcceleratedStressAudit
    HASS-HighlyAcceleratedStressScreening
    HAST-HighlyAcceleratedStressTest
    IC-IntegratedCircuit
    LLC-LeadlessChipCarrier(nearlyobsoletemicrocircuitcomponent)
    LL-LowerLimit(oftemperatureorvibration)
    LM-LifeMargin=DL-MLD(DL=DesignLife)
    LN2-LiquidNitrogen
    LOTL-LowerOperatingTemperatureLimit
    MCM-MultipleComponentModule(sealedcancontainingmultiplemicrocircuits)
    MLD-MinimumLifeDesired
    MOTS-MilitaryOfftheShelf(components)
    MTBF-MeanTimeBetweenFailures
    NA-NotApplicable
    NDE-NonDestructiveEvaluation
    NDT-NonDestructiveTest
    NFF-NoFaultFound(apartorsystemislabeledNFFwhenadiagnostictestcannotrevealcauseoffailure)
    NTF-NoTroubleFound(sameasNFF)
    PASS-ProductionAcceleratedStressScreen
    PCB-PrintedCircuitBoard
    PCBA-PrintedCircuitBoardAssembly
    PDIP-PlasticpackageframeDualInLinePackage
    PEM-PlasticEnclosedModule(componentmicrocircuitpackage)
    PTH-PlatedThroughHoles.TheholesfoundinCCA’swhichareusedtoattachcomponentleadswithsolder
    PoF-PhysicsofFailure.Scienceofdeterminationoftherootcauseofdefectsandfailuremechanisms
    POS-ProofofScreen.IftheHASStestis15minutes,thenthePOSshouldbe20x15=300minutestoensurethattheHASStestwillnotuseupmorethan5%ofthelifeoftheproduct.ThePOSisperformedduringHALTtestingonagivennumberofunitsandisnotperformedonallunits.POSisnotperformedduringHASSproductiontesting
    PSD-PowerSpectralDensity(G2/Hz)-AmeasureofamplitudeofrandomvibrationenergyPSR-PowerStressRatio.TherecommendedamountofpowertouseinacomponentcomparedtothemaximumamountforagiventemperaturePVT-ProductionValidationTest
    PWBA-PrintedWiringBoardAssembly
    Q-Magnificationofvibratorymotion(displacementoracceleration).Q~1/2z
    Q-HeatDissipation,Watts
    RCA-RootCauseAnalysis
    RGT-ReliabilityGrowthTest
    RH-RelativeHumidity(0-100%)
    RR-RampRate(thermal)
    RS-RepetitiveShock.Referstoapneumaticvibrationshakersystemwithhammerpistonvibrators
    ROI-ReturnonInvestment
    ROTS-RuggedizedOfftheShelf(components)
    RTD-ResistanceTemperatureDetector(typeofthermocoupleexceptmeasurestempbymeasuringresistancechange
    RVSS-RandomVibrationStressScreen
    SIMM-SingleInlineMemoryModule
    SIP-Single-InlinePackage
    SMART-StressMarginAcceleratedReliabilityTest
    SMD-SurfaceMountDevice(Leadlesselectroniccomponent)
    STRIFE-Stress+Life
    TAAF-TestAnalyzeandFix.BTAAF(BuildTestAnalyzeandFix)
    TCSS-TemperatureCycleStressScreen
    TOM-TemperatureOperatingMargin.Temperaturedifferencebetweentheproductspecandthetemperatureoperatinglimit.
    TP-TestPlan
    TR-Transmissibility.Theamplificationorattenuationofvibratoryforceofasystemsubjectedtoavibrationstimulus.TRdependsonthetractionoftheforcingFrequency(Fn)totheNaturalFrequencyofthesystemundertesti.e.F/Fn.ThemaximumTR=QatF/Fn=1.0TR>1forasystemwithaF/Fn<1.41.TR<1forasystemwithaF/Fn>1.41(ThereisadefinedTRcurve)
    TR-TestReport
    TSR-TemperatureStressRatio.TSR=Top/Tjunction.Therecommendedtemperatureratiotouseinacomponentcomparedtothemaximumratedtemperature
    TTFF-TimetoFirstFailure(notthesameasMTBF)
    UL-UpperLimit(oftemperatureorvibration)
    UOTL-UpperOperatingTemperatureLimit
    UUT-UnitUnderTest(Partsubjectedtotest)
    VOL-VibrationOperatingLimit
    VOM-VibrationOperatingMargin.DifferenceinG’sbetweentheproductspeclimitandthevibrationoperatinglimit.

    _____________

    AbsoluteTemp-AbsoluteTemperature,K(degreesKelvin=°C+273i.e.AT=100°C+273=373°K
    …………….AbsoluteTemperature,R(degreesRankine)=°F+460i.e.AT=100°F+460=560°R
    ActivationEnergy-Thevibrationortemperatureenergylevelthatprecipitatesaspecificdefect
    Acceleration-Vectorquantitythatspecifiesthetimerateofchangeofvelocity.
    AcceleratedStressTesting-Atestmeanttoquicklysurfacedefectfailurewhichbyothermeanswouldtakemuchlonger
    Accelerometer-Adevicewhichisusedtomeasureacceleration.Controlaccelerometerscontrolthevibrationtableaccelerationandtheresponseaccelerometermonitorstheresponse
    Amplitude-Themaximumvalueorpeakvalue(referringtotheYaxisofacurve)
    Analog-Beingorrelatedtoamechanisminwhichthedataisrepresentbycontinuousphysicalmeasurablequantitiesi.e.voltage,current,power
    Anisotropic-Exhibitingdifferentpropertieswhenexcitedindifferentdirections
    Antiresonance-Aminimumpointinresponsecurve.Anychangeininputfrequencywillcauseanincreaseinresponse
    ArrheniusModel-Anexponentialequationwhichrelatedthereactionactivity(orresponseactivity)tothetemperatureofthepart
    AxialLead-Acomponentwithwiresextendingoutfromeithersideoftheaxisofthebodyofthecomp
    BandPassFilter-Asystemordevicewhichcutsoffeitherlowfrequencies(highpass)orhighfrequencies(lowpass)
    BathtubCurve-Acommonreliabilitycurveshowingfailureratevs.timeThebathtubcurveiscommonlyknowasthecurvegeneratedby3phasesoflie:Theinfantmortalityphase,theusefullifephaseandthewearoutphase.These3phasegeneratedadefectversustimecurvethatlookslikeasideviewofabathtub.
    Beats-Beatfrequency(f1-f2).Periodicfrequencyresultingfromthedifferenceoftwofrequencies
    Burn-In-ArtificialAgingTest.Atime-temperaturetestbywhichanelectronicsystemissubjectedtoaspecifichightemperatureandoperatedinitsnormaloperatingmodeforaspecifictime,usually100Hrs.ThetestisthepredecessortoESSandisbeingslowlyreplacedinmanycasesbyESS/HALT
    ChangeEffect-Thechangeinbehaviorofaproductwhenthevibrationortemperaturelevelischanged.
    Chip-AnindividualsemiconductorelementthathasthecircuitryandisattachedinaDIPorothersemiconductorpackage.Theentirepackagewiththechipissometimecallthe”chip”
    Coherence(COH)-Mathematicalanalysiswhichshowsiftheresponsevibrationistheresultofthetablevibrationorifitisindependentofthetablevibration(0=nodependence,1=dependence,inbetweenistheprobabilityvalueofbeingdependent)
    Condensation-Watercondensation.Temperatureofcondensation=Thetemperatureatwhichthewaterintheaircondenses.Thewaterinairwillcondenseonacoldsurfaceifthetemperatureofthecoldsurfaceisatorbelowthecondensationoftheair
    CreepTermusuallyappliedtoasolderjointwhichfailsatalowstressifthesolderjointisstressedforalongtimeatthelowstressi.e.,Asolderjointwhichissubjectedtointermediatetemperaturesbutforlongdwelltimesmayfailduetocreep(extendedstrain)inthejoint.
    CrestFactorThemeasureofqualityofavibrationspectrum.ItisthedistancefromthemeantothepeakorvalleyofthespectrummeasuredinDb.Acrestfactorof+3DbishighqualitywhereasaDbof+6orgreaterislowquality.Inputspectrumswith+25Dbaresaidtohavehighpeakoverrandomorsineoverrandomeffects.Thiscouldbedeleterioustotheproduct.
    DampingTheresistanceofamaterialtorespondtoavibrationstimulus.
    DesignLimitThelevelofproductstrengthwheretheproductisdestroyed(usuallywheremostcomponentsfail)duetohighstress.Theproductwillnotoperateagainevenifthestressisreduced.
    DesignMarginThedifferencebetweenthespecificationlimitandthedesignlimitofstress(vibrationortemperature).
    DeltaTHighestTemperatureminusthelowesttemperature,(Th-Tl)
    DelaminationSeparationofthechipfromthesubstrateorblisteringoftheCCAduetoovertemperature
    DestructLevelThelevelofvibrationortemperatureatwhichtheproductisdestroyedandwillnotoperateagainevenifthestresslevelisreduced.
    DeterministicReliabilityReliabilityanalysismethodsbasedondesignfeatureswhichcausefailure.Doesnotconsiderstatisticaldatatoanalyzereliability.
    DiscretesSmallstandardelectricalcomponentsinasystemi.e.,resistors,capacitors,diodes,etc.

  50. fanweipin

    HALT理論教材

    供大家參考!

    歡迎大家一起交流學習!

    轉貼:高加速寿命试验(HALT)与高加速应力筛选(HASS)
     
    一、研究开发HALT和HASS的背景情况
    以往,环境试验被作为一种产品预期要经受外场实际环境的模拟试验。研制产品时通常把技术条件规定的应力极限值作为鉴定或考核产品的条件。但是,即使已顺利通过了设计阶段的鉴定试验和生产阶段的验收试验,残留的潜在缺陷仍然很多,大量产品使用时可靠性差,平均故障间隔时间(MTBF)短,外场返修频繁,导致担保费用、维修费用居高不下,用户或客户不满意,严重影响研制部门和制造厂商的信誉。
    传统的可靠性试验(包括环境应力筛选(ESS)、可靠性增长试验和可靠性鉴定试验等)大多也是在模拟环境下进行的试验,以ESS为例,最早电子产品的ESS是根据美国海军1979年NAVMAT-P9492《生产筛选试验大纲》确定的。温度范围一般采用技术条件规定的上下限,温度循环次数由产品的复杂程度决定,如表1所示。随机振动采用梯型谱,20~80Hz为+3db/OCT,80~350Hz,为功率谱密度0.02~0.04g2/Hz的平直谱,350~2000Hz为3db/OCT,振动时间为单向10min,三向时每向5min。90年制定的国军标GJB1032《电子产品环境应力筛选方法》参照《MIL-STD-2164-85》,强调无故障检验要求,规定环境应力筛选应包含两部分试验。第一部分为缺陷剔除试验(尽可能激发故障、并修复),要求完成40h温度循环和5min随机振动。第二部分为无故障检验试验,以验证筛选的有效性,其应力量级与第一部分试验相同,要求完成80h温度循环中连续40h循环无故障和15min中连续5min无故障振动试验。每一次循环时间约4h,变温率为5℃/min,振动要求与早期标准相一致。可靠性增长试验则选用模拟现场实际的综合环境条件进行。GJB1407-92《可靠性增长试验》规定可靠性增长的总试验时间一般为(5~25)MTBF。这些试验费用昂贵,试验时间长,而价格和研制周期已成为当今市场激烈竞争的焦点。因此研究开发一种快速、经济、有效的新的可靠性试验方法已势在必行。
    表1根据元器件数量规定的温度循环次数
    产品元器件数量 <100 100~500 500~1000 1000~2000 2000~4000
    循环次数 2 4 6 8 12
    高效价廉的新试验设备的推出和确认使可靠性试验新方法的使用和推广成为可能。新试验设备是由用液氮制冷的高变温率温箱和气动式三轴六自由度(6DOF)振动台组成的。目前OVS2.5HPHALT/HASS试验系统的主要性能参数已达到:随机振动的频率带宽从2Hz~10KHz;温度范围从-100℃~+200℃;变温率≥60℃/min。
    这种新的可靠性试验方法就是高加速寿命试验(HALT)和高加速应力筛选(HASS),它们都是由美国Hobbs工程公司的GreggKHobbs博士研究并于1988年在讲授“筛选技术”课程时提出来的,从九十年代开始HALT和HASS获得推广应用。与传统的可靠性试验不同,HALT试验的目的是激发故障,即把产品潜在的缺陷激发成可观察的故障。因此,它不是采用一般模拟实际使用环境进行的试验,而是人为施加步进应力,在远大于技术条件规定的极限应力下快速进行试验,找出产品的工作极限甚至最终达到的损坏极限(工作极限和损坏极限的几个具体定义见附录A)。然后,根据HALT确定的极限来制订HASS方案,通过HASS剔除生产制造缺陷,使产品快速达到高可靠性。
    附录B给出的是美国Tandem计算机公司在一种容错计算机的CPU上进行的HALT和HASS研究,从中可以看出产品正常工作环境极限,HALT极限和给出的HASS极限之间的大致数值关系,无可置疑地说明了经过HALT和HASS后,在正常使用条件下产品所具有的高可靠性。
    HALT的主要优点归纳如下:
    a.消除设计缺陷,大大提高设计可靠性,确保能获得早期高可靠性,使设备具有高的外场可靠性;
    b.大大减少鉴定试验时的故障,经过HALT的产品,鉴定试验已不重要,仅是一种形式而已;
    c.降低寿命周期费用;
    d.能确切了解工作极限和损坏极限,为制定HASS方案,确定应力量级提供依据。
    HASS的主要优点归纳如下:
    a.能用最低费用和最短时间激发出产品的潜在缺陷;
    b.能用最低费用和最短时间检测出尽可能多的缺陷;
    c.提高产品外场可靠性;
    d.降低产品生产、筛选、维修和担保总费用。
    二、高加速的基本原理
    1、疲劳损伤与机械应力之间的关系
    众所周知提高应力能加速产品失效,疲劳损伤与机械应力具有如下关系:
    D≈nσβ(1)
    式中:D是累积的疲劳损伤;
    n是应力循环次数;
    σ是机械应力,即单位面积的作用力(由热膨胀,静载荷,振动或任何其它导致机械应力的作用所引起);
    β是疲劳试验确定的材料常数,其变化范围为8-12。
    一般来说,有缺陷部件和元器件(如焊点有气泡,元器件引线有划痕等)之所以容易失效是由于有缺陷部件的应力比无缺陷的要高,筛选的目的就是要剔除有缺陷的部件或元器件。
    GreggK.Hobbs根据1973年Steinberg“电子设备振动分析”一文从试片拉伸疲劳试验给出的应力与失效循环次数关系图(见图1)证明了公式(1)的存在,并证明失效循环次数与应力呈指数函数关系,应力相差一倍,失效循环次数相差1000倍,(相当于寿命相差1000倍)。这种由机械应力引起的疲劳损伤是累积的,不可逆的,通常不能消除。一般情况下有缺陷部件引起的应力集中系数可达到2或3,其应力是无缺陷部件的2或3倍,因而可使疲劳寿命相应降低好几个数量级。
    2、温度变化率与激发缺陷所需温度循环次数之间的关系
    温度循环属热疲劳性质,S.A.Smithson在1990年环境科学学会年会发表的论文中给出了如表2所示的不同变温率下的筛选效果,图2和图3给出了相应关系的曲线图。

    表2筛选效果相同条件下不同变温率与循环次数的关系
    变温率(℃/min) 5 10 15 18 20 25 30 40
    循环次数 400 55 17 10 7 4 2.2 1
    min/次 66 33 22 22 18.3 16.5 13.2 8
    筛选时间(h) 440 30 6 3.0 3.0 1.9 0.9 0.1
    表2和图2、3说明变温率5℃/min下进行400个66min/次的温度循环与变温率40℃/min进行1个8min/次循环的效果是一样的,而两者所化的时间比达到4400:1。筛选应力越高,产品的疲劳和破坏越快,但有缺陷的高应力部位累积疲劳损伤比低应力部位要快得多,这样,就有可能使产品内有缺陷元器件与无缺陷元器件在相同应力下拉开疲劳寿命的档次,使缺陷迅速暴露的同时,无缺陷部位损伤很小。HALT和HASS就是利用高机械应力和高变温率来实现高加速的。
     
     

    图2变温率与激出缺陷所需温度循环次数的关系
    HALT用于产品设计阶段,HASS用于生产制造阶段。为了尽可能缩短筛选时间,HASS采用尽可能高的应力,从而使试验费用尽可能降低,达到快速、经济、高效的目的。
     
     

    图3变温率与激出缺陷所需温度循环次数的关系
    三、HALT/HASS试验过程及方法
    对研制的产品来说,HALT/HASS是一个整体(美国Tandem计算机公司把HALT和HASS统称为加速应力试验AST)。HALT采用步进应力的方法进行试验,故HALT又称步进应力试验(美国波音公司把HALT和步进应力试验称为可靠性强化试验RET)。HALT试验过程就是以步进方式对产品施加一系列单应力(如多轴随机振动,温度循环,电应力等)和组合应力,并逐步增加强度直至产品失效的过程(HALT试验实例见附录C)。在HALT过程中对发生的每一个失效都进行根本原因分析(RootCauseAnalysis),不断进行试验、分析、验证和改进。HALT是进行HASS的前提,只有完成了适当的HALT,而且所发现的问题均已得到解决,才允许进行HASS。GreggK.Hobbs认为不管采用什么筛选方法,筛选过程总要消耗产品一部分疲劳寿命,如果使用应力和损坏应力之间的余量很小,就根本不能运用任何应力筛选方法进行筛选。因此必须根据HALT得到的工作极限和损坏极限,摸清产品的设计余量,以此来制订HASS方案,确定HASS的量级,以保证筛选所消耗的疲劳寿命的量是可以接受的。
    产品从HALT到生产制造中的HASS,要完成HASS研究。“HASS研究”的目的是提供最快捷最有效的筛选。筛选的有效性是以充分激发产品缺陷又不过量消耗产品使用寿命(即不损坏好的硬件)的能力来度量的。HASS研究过程通常包括HASS夹具的设计、制造和鉴定,剖面研究和最后的筛选验证(Proof-of-Screen)。HASS夹具应能提供合适的振动传输率、热均匀性和均衡的温度变化率,以使每个试验部位应力量级的变化最小,振动能量从振动台面到被测单元的传递最大为最佳。剖面研究是要确定应力筛选的试验剖面,包括筛选选用的应力类型,应力量级,施加应力的顺序、保持时间等。筛选验证首先是要确定通过筛选检测制造缺陷的有效程度,其次是要证明产品经过筛选后不会过量消耗其使用寿命。剖面设计是一个反复实验的过程。图4、图5给出了QualMark公司对所委托的不间断电源(UPS)最初设计的HASS剖面和最终确定的HASS剖面。最初设计的最高剖面温度为83℃,最低剖面温度为-53℃,平均变温率为45℃/min,剖面的振动从5Grms到30Grms,剖面持续的时间为60min。最终确定的HASS剖面为最高剖面温度为83℃,最低剖面温度为-30℃,平均变温率为45℃/min,剖面的振动从5Grms到20Grms,剖面持续的时间仍为60min。
    筛选验证完成后,产品就作好了进行生产制造筛选的准备。对每个产品在生产制造筛选过程中应连续监测。根据制造数据和现场数据,允许改变试验剖面,但每次变动前都必须仔细考虑和分析。如果筛选遗留了缺陷或突然出现高的失效率,都必须分析了解原因,根据需要可以修正剖面应力,但任何应力的变动都要求重新进行筛选验证,如果设计有较大变更,应重新做HALT。

     
     
     
    图4最初的HASS剖面
    QualMark公司可靠性加速试验中心MikeSilverman在2000年R&M年会上介绍HASS研究的四种方法归纳于表3。
    四、开展HALT和HASS的几点看法
    a.不同产品有不同的工作极限和损坏极限,因此,对所有产品不存在统一的进行HALT和HASS的应力。不同产品筛选的应力类型是不一样的,应根据产品各自的特点,选择产品最敏感的应力进行筛选。
    b.故障根本原因分析(RCA)和改进措施是HALT和HASS的核心。因此,在HALT和HASS过程中不能放过任何一个被激发出的故障,是设计问题就要改进设计,是工艺问题就要改进工艺。只有采用有效的纠正措施,才能加速设计和工艺的成熟,才能充分发挥HALT和HASS的长处。
    c.HALT和HASS需要大量资源设备和专职人员。因此,一个产品的HALT和HASS计划必须由管理部门、开发部门和生产部门共同支持。设计开发工程部、生产制造部和质量可靠性部有关人员都应关心HALT和HASS工作,提供时间、经费和受试产品等资源并迅速支持失效分析工作,试验时受试产品的设计师应做到随叫随到。

    图5最终的HASS剖面
    d.应在研制部门大力推广开展HALT和HASS,设法使产品的HALT和HASS成为研制部门领导自觉的需求,可首选在新研制的关键产品上进行试点,摸索和积累经验,然后全面推广。
    附录A
    工作极限(OperatingLimit)和损坏极限(DestructLimit)的几个具体定义:
    工作温度下限——产品停止工作或不再满足技术条件要求,但温度上升后,产品仍能恢复正常工作的那个温度值。
    损坏温度下限——产品停止工作或不再满足技术条件要求,且温度上升后,产品已不能恢复正常工作的那个温度值。
    表3HASS研究的四种方法
    方法序号 应力确定过程 HASS研究所需样本量(套) HASS研究所需时间(天) 适用性
    方法1 选一个低于HALT工作极限应力作为初始剖面,运行10次不失效、若有失效,则降低应力再试验,直到运行10次不失效为止,然后将故意引入工艺缺陷的“种子样本”(例如冷焊接和有划痕的引线等)进行试验,以确保产品具有足够强的极限。 1

    4

    适用于能产生“种子
    样本”的产品
    方法2 同方法1运行10次,若失效则降低应力再试验,否则提高应力重新试验,直至失效,以保证应力足够强。 1 4 适用于产品昂贵,可靠性十分关键的产品
    方法3 选一个比损坏极限稍低一点的应力,运行10次,因接近破坏应力,失效可能性极大,失效后降低应力,重复试验,直至运行10次不失效,此法与方法2相比,应力量级更高。 3~4 5 适用于可靠性很关键,但不太贵的产品
    方法4 同方法1,若失效,则降低应力再试验 1 2 适用于只对统计样本做筛选(不要求做100%HASS),只要求发现大致工艺问题的产品
    工作温度上限——产品停止工作或不再满足技术条件要求,但温度下降后,产品仍能恢复正常工作的那个温度值。
    损坏温度上限——产品停止工作或不再满足技术条件要求,且温度下降后,产品已不能恢复正常工作的那个温度值。
    工作振动极限——产品停止工作或不再满足技术条件要求,但振动强度下降后,产品仍能恢复正常工作的那个振动强度值。
    损坏振动极限——产品停止工作或不再满足技术条件要求,且振动强度下降后,产品已不能恢复正常工作的那个振动强度值。
    附录B
    Tandem计算机公司引入一种称为HIMALAYA的新型最佳典型容错计算机的生产线,由于CPU是最关键也是最费钱的分系统,因此作为HALT和HASS最早研究的对象,研究结果示于图B
     
    图B
    根据图示,内框是指一般的产品要求(GPR),即产品在正常环境下的工作极限,外框为HALT极限,它是根据三块样板获得的结果,中间框为确定的ESS(即HASS)极限:振动取HALT极限值的50%,温度在HALT极限值内下调10℃、变温率为30℃/min。
    1996年Tandem计算机公司在环境科学学会(IES)年会上以“通过ESS使新计算机可靠性提高”为题发表论文,介绍该公司进行三年HALT和HASS研究的成果。
    附录C
    HALT试验实例
    (1)波音777飞机电子设备进行的试验,试验都在外场可更换单元(LRU)上进行。
    施加温度循环、随机振动和两者的组合应力。温度循环分四档进行,即-15℃~+70℃,-30℃~+85℃,-40℃~+100℃和-55~+115℃。保温时间为1~20min,变温率为20℃/min(要求最低变温率为15℃/min)。每档进行11个周期,每个周期施加表C1中所示电应力。
    表C1
    周期号 1 2 3 4 5 6 7
    电源电平 正常值 最大值+10% 最大值+10% 最小值-10% 最小值-10% 最小值 最大值
    信号电平 正常值 最小值 最大值 最小值 最大值 最大值+10% 最大值+10%
    周期号 8 9 10 11
    电源电平 最大值 最小值 最大值+10% 最小值-10%
    信号电平 最小值-10% 最小值-10% 最小值-10% 最大值+10%
                         
    在每个极端温度上保温10min。
    振动从2Grms,10min开始,按2Grms步长施加。每步均观察产品有无损坏直至28Grms。
    试验设备性能:变温率为30℃/min,温度范围-60℃~+150℃,采用三轴六自由度激振台,振动量级可控制在2~30Grms之内。
    波音777未做可靠性强化试验(RET)的LRU的更换率为35%,而经RET的LRU的更换率只有4%。
    波音公司要求所有新研制的设备和在服役中可靠性低或需大修和重新鉴定的现有设备都必须做RET。
    (2)美QualMark公司可靠性加速试验中心在1998年R&M年会上“HALT和HASS效果总结”一文中,对所完成的19个不同行业33个公司47种产品的数据进行分析和总结,被试产品大多是电子、电气产品,其中有些产品含有机械部件。
    进行的HALT过程包括温度循环、快速温度变化、全向(6自由度)随机振动,以及组合环境,根据需要还施加产品规定的其它应力,如电应力(通断)电压拉偏、频率拉偏等。施加的各种应力如下:
    温度步进应力从20℃开始,以10℃为步长下降(或升温)直至工作下限(上限)和损坏下限(上限),每步保温时间为10min。
    快速温度变化,采用温箱的最高和产品允许的变温率。随机振动从3-5Grms,10min开始,以3-5Grms为步长增加直至工作极限和损坏极限。
    组合环境采用单应力下确定的温度工作极限为温度剖面的上下限。对大多数产品而言,取决于最大变温率和功能测试时间,每个温度循环所需时间约30min,在每个极限温度上保温时间约10min。在温度剖面中施加随机振动,从3-5Grms开始,按5-10Grms步长增加。尽可能确定组合环境下的工作极限和损坏极限。一个完整的HALT平均时间为4天。
    经统计不同应力下失效所占的百分比示于表C2。
    表C2
    应力类型 低温步进应力 高温步进
    应力 快速温度变化 振动步进
    应力 振动和快速温变
    的组合应力
    百分比% 14 17 4 45 20
    受试产品按军用,民用和外场使用分组得出的HALT极限值列于表C3
    表C3不同使用场合的产品HALT极限值
    产品应用
    类别 温度℃ 振动Grms
    LOL LDL UOL UDL VOL VDL
    军用 -69 -78 116 123 121 124
    外场使用 -57 -74 94 115 64 66
    民用 -48 -73 90 95 32 39
    表中LOL工作温度下限
    LDL损坏温度下限
    UOL工作温度上限
    UDL损坏温度上限
    VOL工作振动极限
    VDL损坏振动极限
    所有试验都是在QualmarkOVS2.5HP组合试验系统上完成的。

    文件下载:intro_halt_hass.pdf
    密码或说明: 大小:1160KB

  51. swk_sun

    我们公司有,你们有需求可以来我们公司做[url]http://www.cti-cert.com[/url]深圳华测

  52. beacherdon

    verygood

  53. 黄金时代

    嗯,很透彻

  54. slowly947

    Halt和Hass的试验设备太贵了,所以一般的公司是没有办法承受的,所以在国内很多公司的研发阶段没有办法很好的导入可靠性设计理念。

  55. imm

    HALT试验对设备要求是很高的,因为比较贵,很多公司都没有买HALT试验箱。

    一般都在第三方外做。也有一些大公司有试验箱。那多是比较牛的。。

  56. novel

    对实验设备的要求要高很多吧

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