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综艺大胜战:应用HALT与HASS方法提高电子产品可靠性

时间: 2019-03-14阅读:

摘要 在日常消费、工业和军事领域中,应用高质量的电子产品变得越来越重要。电子产品要抢占市场并得到消费者认可,除其功能外,性能稳定、质量可靠、快速投放市场是关键,因此,有效的可靠性测试显得尤为重要。应用HALT与HASS方法可提高电子产品可靠性,辅助完成产品设计和生产过程,提高产品成熟度,增强可靠性,缩短生产周期。

【关键词】HALT HASS 电子产品 可靠性

电子产品的可靠性是产品质量的重要方面,在电子产品生产和制造过程中,如何在短时间内通过有效的测试方法,发现产品缺陷并进行改进,己成为提高产品可靠性,确保质量的关键。HALT&HASS可以尽早发现产品在设计、生产过程中的缺陷,并且对产品缺陷进行改进和完善,是较短时间完成可靠性测试和提高电子产品可靠性的有效方法。

1 HALT&HASS的产生和优势

产品失效是环境应力和时间共同作用的结果,不同的应力强度产品寿命长短不同。对产品施加的应力越大,产品发生故障的时间就会越短,常用的可靠性试验方法就是利用该理论,发现产品缺陷和故障,可以通过增加外部环境的各种应力,迫使产品故障提前暴露显现出来。

传统的可靠性试验模拟现实环境中的应力值,其特点是费时,同时通过鉴定、验收的电子产品依然存在缺陷,不能保证产品使用的高可靠性。

当前,电子产品竞争加剧,低可靠性、高维修率成为提高竞争力的最大障碍。传统的可靠性试验方法,难以满足产品在保证高可靠性的基础上缩短研发周期、尽快投入市场的要求。HALT&HASS试验方法是一种可以在短时间内完成可靠性测试,并且可以有效暴露出产品缺陷的方法。与传统方法相比具有四大优势:

(1)消除设计缺陷,提高设计可靠性;

(2)缩短可靠性试验时间,产品快速投入市场;

(3)节约产品成本;

(4)得出产品工作极限和损坏极限,为HASS试验确认应力提供依据。

2 HALT和HASS技术关键及流程

2.1 HALT技术

HALT试验通过对产品逐步施加阶梯应力,可在产品设计阶段发现其缺陷,根据缺陷和故障,对产品进行分析和改进,提高产品可靠性。其特点是在产品工作极限之上设置应力,使产品接受更为严格的环境试验,缩短故障暴露时间,提高产品可靠性,缩短上市周期。

HALT试验对产品施加的应力为低温应力阶跃、高温应力阶跃、高速温度交变循环应力、随机振动阶跃、温度交变周期和振动综合应力阶跃。随着实验的逐步深入,产品的失效模式将逐渐被发现。在找到产品的第一个失效模式之后,实验继续进行,实验的目的是尽可能多地找出产品的其他失效模式,直到产品的功能丧失,或者测试设备不能继续提供更高的应力输出。HALT试验要经历施加应力一产品失效一产品修正过程,这一过程要重复进行,直到验证了所有修正措施均有效改进了产品的缺陷。在试验的过程中通过数据的记录,找到产品的操作极限和破坏界限。

HALT试验是一种破坏性试验,这是因为在超过了产品的应力极限后,即使撤销了该应力,产品的功能也不能恢复。通过HALT试验,可快速且有效地暴露产品缺陷。如,传统的设备不能暴露连接器问题,但是六级自由度的振动仅需两分钟就能暴露出问题。在现实使用中需通过数年时间才能暴露的问题,通过HALT试验,仅需一周左右。

2.2 HASS技术

HASS是一个筛选过程,要求所有产品参与筛选,用于产品生产阶段。HASS不对产品逐级增加应力,通常选用比实际使用过程中高得多的组合应力,在很短的时间内激发出产品可能出现的各种早期失效形式,对产品进行筛选,使产品不存在隐含的故障或在产品出厂前解决这些故障,大幅度缩短筛选时间。HASS在生产阶段能确保找到电子产品故障并被纠正,并且纠正措施有效,同时避免因产品设计改变而引入新的缺陷。HASS试验对产品施加的应力值是根据HALT试验获得,应力值选择在工作极限和破坏极限之间。为了保证试验的有效性,可以引入具有缺陷的产品,如果在当前设置的应力值条件下可以将这些缺陷筛选出来,那么应力值是合理的。HASS是一个无损害性的工艺过程,通过HASS,可以有效的发现生产环节中产生的缺陷,一个合格产品应该是可以重复多次进行HASS试验而没有故障发生,并达到技术指标的要求。

2.3 HALT&HASS测试工作流程

HALT&HASS试验工作流程如圖1所示,首先设置应力初始值,在产品设计规范的应力裕度范围内,再逐步增加,使其接近或超过产品的破坏极限;其次是在试验过程中暴露产品的缺陷和故障;然后进行检测和故障分析,根据故障确定其产生位置并分析原因,为下一步指定纠正措施做准备;再次是对产品施加纠正措施,对产品暴露出的故障进行改进,使故障不再发生;随后是验证措施,如果对产品进行了改进,需重新进行HALT&HASS试验,通过多次改进和试验,保证故障被彻底解决,不会再次发生;最后将试验的数据和结果存入数据库中,作为产品研究的资料。

3 HALT&HASS测试在电子产品中的应用

HALT用在产品设计阶段,HASS用在产品的生产阶段。HALT和HASS测试主要用于小型设备或小型模块,主要是因为大型设备包含组件多,故障模式也多,进行试验分析很不容易。对于大型设备而言,进行HALT&HASS试验的方法是分别对各模块部件进行试验,找出其故障模式并进行改进。但是,不是所有的产品都需要进行HASS试验,如果在HALT试验以后,产品已经达到了可靠性要求,就可以不必再进行HASS试验,在生产过程中,要尽量减少HASS试验,因为HASS试验花费昂贵。如果产品本身的可靠性很低或者该产品为新产品,没有历史数据和类似产品作为参考来预测其可靠性,那么该产品可以进行HASSS试验。对于一些具有复杂的需求的产品,也可以通过HASS来满足可靠性要求。

HALT和HASS所需施加的应力,因产品性质不同,工作极限和损坏极限不一样,没有统一应力值标准,应力类型也不一样的。不同的产品应根据各自的特点,选择应力类型和恰当的应力值进行筛选。

参考文献

[1]郑卫武,郑海鹰.步进应力加速寿命试验的试验及检验[J],温州大学学报(自然科学版),2012,33 (06):13-18.

[2]陆继田.高加速应力试验(HALT&HASS)[J].电子世界,2014 (18):212-213.

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