高加速壽命試驗(yàn)(Highly Accelerated Life Testing,簡(jiǎn)稱HALT試驗(yàn))是一種主要針對(duì)電子和機(jī)械裝配件利用快速高、低溫變換的震蕩體系來揭示其設(shè)計(jì)缺陷和不足的過程。HALT測(cè)試的目的是在產(chǎn)品開發(fā)的早期階段識(shí)別出產(chǎn)品的功能和破壞極限,從而優(yōu)化產(chǎn)品的可靠性。
??? 為什么要做HALT實(shí)驗(yàn)?
??? HALT是以連續(xù)的測(cè)試、分析、驗(yàn)證及改正構(gòu)成了整個(gè)程序,通過讓被測(cè)物承受不同的應(yīng)力,進(jìn)而發(fā)現(xiàn)其設(shè)計(jì)上的缺限,以及潛在弱點(diǎn)的實(shí)驗(yàn)方法。
??? HALT實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容?
??? 加諸于產(chǎn)品的應(yīng)力HALT實(shí)驗(yàn)內(nèi)容有振動(dòng)、高低溫、溫度循環(huán)、電力開關(guān)循環(huán)、電壓邊際及頻率邊際測(cè)試等。
??? HALT實(shí)驗(yàn)的目的和作用?
??? HALT的主要目的是通過增加被測(cè)物的極限值,進(jìn)而增加其堅(jiān)固性及可靠性。HALT利用階梯應(yīng)力的方式加諸于產(chǎn)品,能夠在早期發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品缺陷、操作設(shè)計(jì)邊際及結(jié)構(gòu)強(qiáng)度極限的方法。利用該測(cè)試可迅速找出產(chǎn)品設(shè)計(jì)及制造的缺陷、改善設(shè)計(jì)缺陷、增加產(chǎn)品可靠性并縮短其上市周期,同時(shí)還可建立設(shè)計(jì)能力、產(chǎn)品可靠性的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)及日后研發(fā)的重要依據(jù)。HALT應(yīng)用于產(chǎn)品的研發(fā)階段,能夠及早發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品可靠性的薄弱環(huán)節(jié)。其所施加的應(yīng)力要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于產(chǎn)品在正常運(yùn)輸﹑貯藏﹑使用時(shí)的應(yīng)力。
??? HALT實(shí)驗(yàn)的一般步驟是什么?
1.逐步施加應(yīng)力直到產(chǎn)品失效或出現(xiàn)故障;
2.采取臨時(shí)措施,修正產(chǎn)品的失效或故障;
3.繼續(xù)逐步施加應(yīng)力直到產(chǎn)品再次失效或出現(xiàn)故障,并再次加以修正;
4.重復(fù)以上應(yīng)力-失效-修正的步驟;
5.找出產(chǎn)品的基本操作界限和基本破壞界限。
??? HALT實(shí)驗(yàn)常用的實(shí)驗(yàn)條件(試驗(yàn)曲線圖例)有哪些?
??? 一般HALT常見的實(shí)驗(yàn)條件和試驗(yàn)曲線有:
1)低溫步進(jìn)
?
2)高溫步進(jìn)
?
3)快速溫度變化
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4)隨機(jī)振動(dòng)
?
5)綜合環(huán)境試驗(yàn)
?
??? HALT測(cè)試目前還主要在北美地區(qū)比較流行,對(duì)國(guó)內(nèi)的很多可靠性測(cè)試人員來說,此種技術(shù)還是比較新的一種衡量產(chǎn)品缺陷的方法。
相關(guān)術(shù)語編輯
編制和執(zhí)行HALT和HASS測(cè)試文件時(shí),常會(huì)接觸一些專業(yè)術(shù)語。下面對(duì)一些常見的術(shù)語進(jìn)行了解釋。
寬帶振動(dòng) —— 振動(dòng)能量分布在較寬的頻率范圍(如:20~10000Hz)。
破壞極限 —— —個(gè)或多個(gè)產(chǎn)品的工作狀態(tài)不再滿足技術(shù)條件要求,且應(yīng)力降低后,產(chǎn)品也不能恢復(fù)正常工作的那個(gè)應(yīng)力強(qiáng)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(duì)于振動(dòng)實(shí)驗(yàn)只有上限。
功能監(jiān)測(cè) —— 監(jiān)測(cè)產(chǎn)品工作狀態(tài)、工作性能以及工作參數(shù)等,從而判斷產(chǎn)品是否失效或退化。監(jiān)測(cè)還可以包括內(nèi)部診斷(內(nèi)部結(jié)構(gòu)分析)。功能監(jiān)測(cè)貫穿于整個(gè)高加速壽命試驗(yàn)(HALT)過程。
工作(操作)極限 ——一個(gè)或多個(gè)產(chǎn)品的工作狀態(tài)不再滿足技術(shù)條件要求,但應(yīng)力降低后,產(chǎn)品仍能恢復(fù)正常工作的那個(gè)應(yīng)力強(qiáng)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(duì)于振動(dòng)實(shí)驗(yàn)只有上限。
功率譜密度(Power Spectral Density, PSD)—— 在隨機(jī)振動(dòng)曲線中與頻率相對(duì)應(yīng)的量級(jí)參數(shù),單位為g2/Hz. 通常情況下也可以與加速度譜密度相對(duì)應(yīng)(Acceleration Spectral Density,ASD,單位為m2/s3)
重復(fù)沖擊振動(dòng) —— 一種由重復(fù)沖擊脈沖激勵(lì)所形成的振動(dòng)。由氣錘沖擊振動(dòng)臺(tái)面所產(chǎn)生的振動(dòng)為典型的重復(fù)沖擊振動(dòng)。
故障根本原因分析(Root Cause Analysis,RAC)—— 確定產(chǎn)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(yùn)用一些失效分析工具,例如掃描電子顯微鏡、光學(xué)顯微鏡等。
六自由度振動(dòng)(Six Degree of Freedom Vibration)—— 一種模擬三軸六個(gè)方向振動(dòng)的振動(dòng)方式。
步進(jìn)應(yīng)力試驗(yàn) —— 通過逐級(jí)增加試驗(yàn)應(yīng)力,確定產(chǎn)品極限的試驗(yàn)過程。
熱電偶 —— 把兩種不同材料的金屬導(dǎo)線一端連接(例如:熔接)在一起,作為溫度測(cè)量點(diǎn)的溫度傳感器。由于熱電偶隨著溫度不同產(chǎn)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(yīng)的溫度值。
8試驗(yàn)前的準(zhǔn)備工作
形成試驗(yàn)團(tuán)隊(duì)
HALT測(cè)試,須由一個(gè)團(tuán)隊(duì)參與。為保證HALT順利進(jìn)行,并獲取良好的試驗(yàn)效果,此團(tuán)隊(duì)?wèi)?yīng)由不同專業(yè)的技術(shù)人員組成,即涉及到與產(chǎn)品研發(fā)設(shè)計(jì)、制造工藝和質(zhì)控等專業(yè)技術(shù)人員。
設(shè)計(jì)工程師幫助開展產(chǎn)品功能測(cè)試,判斷由于試驗(yàn)應(yīng)力增加可能引發(fā)的產(chǎn)品突發(fā)故障。他們要在整個(gè)HALT試驗(yàn)和失效分析過程(例如:修復(fù)產(chǎn)品缺陷)中提供技術(shù)支持。其它方面的專業(yè)人員還應(yīng)當(dāng)包括可靠性工程師、制造工程師以及操作HALT試驗(yàn)設(shè)備的人員。無須所有的技術(shù)人員在整個(gè)HALT測(cè)試過程都要在現(xiàn)場(chǎng),但在需要的時(shí)候,應(yīng)該能夠及時(shí)加入團(tuán)隊(duì)。在HALT試驗(yàn)中出現(xiàn)問題時(shí),相關(guān)技術(shù)人員應(yīng)能在其技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)發(fā)揮其作用。
失效分析平臺(tái)
需要搭建相應(yīng)的失效分析平臺(tái),配備適當(dāng)?shù)姆治龉ぞ?。?dāng)產(chǎn)品在HALT試驗(yàn)中出現(xiàn)故障時(shí),分析并確定產(chǎn)品出現(xiàn)故障的根本原因。