当产品的负载超过其本身强度的时候,产品就会出现故障,这个负载可以是电压、电流、力、温度或者其它变量,把负载分布曲线和强度分布曲线放在一起,负载超过强度,产品就发生故障。这种负载可以只是一次性也可能是多次作用在产品上,对前一种情况,就会引起过载故障;后一种情况就会导致疲劳损坏,其中相交的面积就代表出故障的产品。
这也就是HALT所应用的方法:就是通过增加负载造成故障,从而找到产品薄弱环节。从图中也可以看出不管选取其中任何一种方式我们都可以得到相同的故障结果。 HALT测试效益: HALT是高加速寿命测试(High Accelerated Life Test)的英文缩写,是产品设计和制造工艺设计过程中,在加速测试环境下对产品施加所有可能达到的应力以期找到设计和制造工艺中的薄弱环节。找到每一个薄弱的环境都提供了改进设计和制造工艺的机会,从而达到缩短设计周期、提高可靠性和降低成本。
HALT缩短设计周期从而公司可以更早推出成熟的产品。研究表明如果可以提前六个月推出成熟的产品,在产品整个生命周期内就可以提高50%的利润。自1969年以来,HALT及其前身强度设计在很多案例中确实帮助降低产品的故障率、保修费用,减少设计和投产后的投入,缩短投入市场时间减少设计整体费用50到100倍,在一些情况下更高。HALT一个最主要的好处就是最小化验证设计所需的样品数。过去惠普公司使用的STRIFE(应力+寿命测试)也是HALT的一部分。
而HALT的测试效应可总结为以下几点:
• 快速的找出产品的设计临界值,进而评估决定是否改善以增进其可靠度
• 快速的发现产品在设计以及制程间的差异
• 快速激发产品的潜在失效因子
• 降低研发产品的时间及成本
• 快速的让产品进入到成熟期进入市场,取得市场优势
• 淘汰烧机并减少及缩短基本环境测试项目
• 将设计与矫正经验移至下一产品
• 避免公司内部对测试规格争议
• 规划出适合每种产品于量产期间的筛选规格 • 增加公司整体性获利能力
HALT测试步骤:
• 温度分布量测实验(Thermal Mapping Test) 方法:试件在执行HALT实验前须针对其主要零件在常温下进行温度量测的实验,在量测的过程中试件的外壳的组成及散热方法均需跟End product 的形态一样,且试件也须在FULL function 的状态下测量,量测时间以各零件温度到达稳定的状况,一般须至少2小时。目的:在第一时间可判断主零件在工作时的 温度是否与其标准相近而使过得其Buffer过,造成导入市场的Risk增高。
• 温度阶梯实验(Thermal Step Stress Tess)-(Low thermal step stress)&(High thermal step stress) 方法:由常温开始并以每阶梯5-10度上升或下降,直到产品出现失效或功能失常为止,停留时间以整个试件温度到达稳态为原则,一般产品所需的时间为5-10分钟。
• 温度循环实验(Thermal Cycling Test) 方法:温度升降速率需大于40℃/minute,温度高低范围与温度停留时间由温度阶梯应力结果而订定,连续执行5-10循环。
• 震动阶梯实验(Vibration Step Stress Test) 方法:由低应力强度开始并以每阶梯5grm增加,直到产品出现失效或功能失常为止,经统计显示在震动中每阶段停留时间10-15分钟即足够发现焊 点结构潜伏缺陷。多数消费性产品损坏震动极限设计多落于15-50grms伴随着频率2-10000Hz之间。
• 复合式应力实验(Combined Stress Test) 方法:将两种应力相结合的一种复合式应力试验,温度循环配合着震动,震动的强度由阶梯式震动应力结果所决定,连续执行5-10循环。
HALT测试在产品设计过程中的运用: 产品到市场后的故障分布大概分为三种,产品出厂时就存在故障为“婴儿期失效”,或是产品薄弱的地方出现故障;另一种是由于外部所施加的负载超过产品本身强度造成的,第三种即使没有任何缺陷产品也会磨损老化。 当把这三种类型的故障放在一起形成一个分布,这个分布就叫做浴缸曲线。
浴盆曲线在很大程度上会受到HALT和HASS的影响:
1.产品筛选(HASS)可以消除由于生产的产品本身缺陷所造成早期失效来降低曲线的第一部分的早期失效率
2.可靠性好的产品(HALT)可以降低曲线第二部分由于外来负载造成的故障率
3.HALT也将磨损老化部分往右推移
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