1、廣州廣電計量檢測股份有限公司http:/www.autotest-術(shù)語和定義HALT（High Accelerated Life Test）：高加速壽命試驗，即試驗中對試驗對象施加的環(huán)境應(yīng)力比試驗對象整個生命周期內(nèi)，包括運輸、存儲及運行環(huán)境內(nèi)，可能受到的環(huán)境應(yīng)力大得多，以此來加速暴露試驗樣品的缺陷和薄弱環(huán)節(jié)，而后對暴露的缺陷和故障從設(shè)計、工藝和用料等諸方面進行分析和改進，從而達到快速提升可靠性的目的。運行限或操作限（Operation Limit）：指產(chǎn)品某應(yīng)力水平上失效（樣品不工作或其工作指標超限），但當應(yīng)力值略有降低或回復(fù)初始值時，試樣又恢復(fù)正常工作，則樣品能夠恢復(fù)正常的最高應(yīng)力水平值稱為

2、運行限。破壞限（Destruct Limit）：在某應(yīng)力水平上升到某值時，樣品失效，即使當應(yīng)力回落到低于運行限時，試樣仍然不能恢復(fù)正常工作，這時的應(yīng)力水平值稱為破壞限。裕度（Margin）：產(chǎn)品運行環(huán)境應(yīng)力的設(shè)計限與運行限或破壞限的差值。產(chǎn)品的裕度越大，則其可靠性越高。夾具（Fixture）：在HALT試驗的振動項目中固定試樣的器具。振動試驗必須使用夾具，使振臺振動能量有效地傳遞給試樣。加速度傳感器（Accelerometer）：在某方向測量試樣振動加速度大小的傳感器。在HALT試驗的振動項目中使用加速度傳感器可以監(jiān)視試驗箱振動能量通過夾具有效傳遞給試樣的效率。振動功率譜密度（Vibratin

3、g Power Spectral Density）：也稱為加速譜密度，衡量振動在每個頻率點的加速度大小，單位為（g2/Hz）。Grms（Gs in a root mean square）：振動中衡量振動強度大小的物理單位，與加速度單位相同，物理含義為對振動功率譜密度在頻率上積分后的平方根。熱電偶（Thermocouple）：利用“不同導(dǎo)體結(jié)合在一起產(chǎn)生與溫度成比例的電壓”這一物理規(guī)律制作的溫度傳感器。在HALT試驗的熱應(yīng)力測試項目中，利用熱電偶監(jiān)視產(chǎn)品各點的溫度分布。功能測試（Functional Test）：對試樣的測試，用以判斷試樣能否在測試環(huán)境下完成規(guī)定的功能，性能是否下降。一般是通過測

4、量試樣的關(guān)鍵參數(shù)是否達到指標或利用診斷模式測試試樣的內(nèi)部性能。摘要：本文圍繞產(chǎn)品HALT試驗，詳細介紹HALT試驗基本要求、總體過程及試驗過程。關(guān)鍵詞：HALT試驗、基本要求、試驗過程1、HALT試驗基本要求1.1對試驗設(shè)備的要求1.1.1對試驗箱的要求做HALT試驗的設(shè)備必須能夠提供振動應(yīng)力和熱應(yīng)力，并滿足下列指標：振動應(yīng)力：必須能夠提供6個自由度的隨機振動；振動能量帶寬為2Hz10000Hz；振臺在無負載情況下至少能產(chǎn)生65Grms的振動輸出。熱應(yīng)力：目標是為產(chǎn)品創(chuàng)造快速溫度變化的環(huán)境，要求至少45/min的溫變率；溫度許可范圍至少為90170。1.1.2對輔助試驗設(shè)備的要求在HALT試驗

5、中，必須記錄試樣的響應(yīng)數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)包括熱響應(yīng)、振動響應(yīng)以及產(chǎn)品的性能響應(yīng)。測量產(chǎn)品的這些響應(yīng)的試驗輔助設(shè)備必須滿足以下要求。（1）熱響應(yīng)的測試設(shè)備在試驗過程中必須測量、記錄試樣的熱響應(yīng)，用以確認熱應(yīng)力被合理地施加到試樣上。可以通過熱電偶來測量各點的溫度值。熱電偶在【100,200】的溫度范圍內(nèi)應(yīng)該有足夠的穩(wěn)定性，以保證測試數(shù)據(jù)的準確性。（2）振動響應(yīng)的測試設(shè)備為了保證振動臺的振動能量高效地傳遞給試樣，并保證試樣的安全性，必須用適當?shù)膴A具把試樣固定在振動臺上，并且夾具必須滿足以下要求：夾具本身應(yīng)盡可能的輕，其本身質(zhì)量不應(yīng)明顯影響試樣對振動的響應(yīng)；夾具應(yīng)具有足夠的強度，以便能高效地把振臺的振動能

6、量傳遞給樣品；夾具的使用不應(yīng)影響樣品的散熱，不應(yīng)阻礙試驗箱的熱應(yīng)力有效地傳遞給樣品；夾具的使用不應(yīng)對樣品造成傷害。在HALT試驗中必須測量樣品對振動應(yīng)力的響應(yīng)，用以確認振動應(yīng)力被合理的施加到試樣上。可以通過使用多個加速計測量各點的振動量級。用于測量的加速計必須滿足以下要求：加速計可以測量的頻率范圍至少為【2Hz，10KHz】；加速計本身應(yīng)盡可能的輕，其本身質(zhì)量不應(yīng)影響到試樣對振動的響應(yīng)；加速計的體積應(yīng)盡可能的小，以便可以粘貼于試樣的各個合適部位；用于粘貼加速計的膠應(yīng)該有足夠的粘貼強度，以免在振動過程中脫落。（3）試樣性能的測試設(shè)備用于監(jiān)視樣品性能的測試設(shè)備必須能夠在HALT試驗過程中記錄樣品對

7、環(huán)境的反映，實時監(jiān)視試樣性能。監(jiān)控設(shè)備必須能夠?qū)崟r（或在較短時間內(nèi)）獲取試樣的關(guān)鍵參數(shù)，用以判斷試樣的性能是否下降或試樣是否失效。監(jiān)控設(shè)備必須能夠?qū)崟r（或在較短時間內(nèi)）記錄或主動獲取試樣的故障信息。1.2對試驗樣品的要求HALT試驗的試驗對象為處于研發(fā)階段的產(chǎn)品原型機。建議針對PCB級別的樣品進行試驗。（1）所有用于HALT試驗的樣品必須保證在正常環(huán)境條件下正常工作，即滿足產(chǎn)品規(guī)格規(guī)定的一切指標；（2）用于HALT試驗的樣品數(shù)不少于3個；系統(tǒng)級別的HALT試驗樣品不少于3個獨立的系統(tǒng)；子架或單板級別的HALT試驗，每種單板數(shù)目不少于3塊；根據(jù)試驗結(jié)果，可能追加樣本個數(shù)；（3）樣品的尺寸、重量應(yīng)

8、滿足試驗箱的要求；（4）試驗樣品應(yīng)具有良好的故障信息輸出能力，即具有良好的可測性。1.3對參加試驗人員的要求參加HALT試驗人員不少于3人，其中至少有一名研發(fā)人員、一名測試人員和一名可靠性測試工程師。（1）參加HALT試驗的研發(fā)、測試人員應(yīng)對試驗樣品盡可能熟悉，保證試樣過程中出現(xiàn)問題時盡可能快地得到解決，或者獲得盡可能多的故障信息。（2）參加HALT試驗的可靠性測試工程師必須熟悉試驗設(shè)備、試驗應(yīng)力條件等，保證能夠根據(jù)試驗現(xiàn)場情況控制試驗過程，并協(xié)助研發(fā)、測試人員定位、解決問題。2、HALT試驗總體過程一個完整的試驗周期應(yīng)該包括試驗前準備、初始HALT試驗、試驗問題的分析定位和解決（可能包含故障

9、定位試驗）、試驗問題解決后的回歸測試及試驗總結(jié)等部分。2.1試驗前的準備2.1.1試驗前會議在試驗前應(yīng)召開由研發(fā)人員、測試人員及專業(yè)實驗室負責(zé)該試驗的可靠性測試工程師參加的試驗準備會議。議題包括（1）根據(jù)實驗資源等情況確定試驗大概日期；（2）討論試驗樣品準備；（3）確定參加試驗的人員；（4）制定具體試驗計劃，包括確定試驗項目，確定可采用的可以促進樣品缺陷暴露的附加應(yīng)力，如上下電沖擊、電源電壓變化等，根據(jù)具體的產(chǎn)品而異；（5）確定監(jiān)測的參數(shù)和失效判據(jù)或失效判斷標準；（6）對試樣的已知薄弱環(huán)節(jié)進行分析，確定在HALT試驗中的屏蔽措施；（7）分析測試設(shè)備、信號接頭、電纜等在試驗中對試驗的影響，確定屏

10、蔽措施。2.1.2HALT試驗資源準備（1）針對試樣的性能監(jiān)控，編寫必要的測試用例；（2）提交試驗申請，確定試驗具體日期；（3）根據(jù)試驗計劃準備各種試驗資源：樣品、測試設(shè)備、連接電纜等；（4）準備其它資源。2.2初始HALT試驗（1）按試驗計劃搭建試驗環(huán)境；（2）按照試驗計劃中的試驗項目、測試用例，順次完成試驗；（3）在每個試驗項目過程中，時刻監(jiān)控樣品性能；（4）如果樣品出現(xiàn)任何形式的故障，盡可能詳細地記錄故障信息；初步判斷故障類型，可能的話，現(xiàn)場分析故障原因，實施臨時改進措施，以便進一步試驗；（5）如果產(chǎn)品發(fā)生硬故障，則增加樣本繼續(xù)做后續(xù)試驗項目。（6）每天的試驗結(jié)束后，由測試人員完成當天的

11、試驗日志，對當天的試驗及時總結(jié)，并通報相關(guān)人員。2.3試驗問題的分析定位和解決2.3.1試驗結(jié)果分析定位必須分析每一個問題在設(shè)計上或生產(chǎn)上的根本原因。如果可能，在HALT試驗期間即開始問題分析定位，以提高效率。分析過程必須有詳細的記錄，形成文檔，包括失效模式、失效的確切原因或可懷疑的原因。跟蹤分析過程，輸出過程報告。在初始HALT試驗結(jié)束后盡快召開試驗結(jié)果分析會議，議題包括：（1）試驗中發(fā)現(xiàn)的問題總結(jié)，并提交CMM監(jiān)控；（2）確定每個問題的嚴重等級，即確定問題必須改進還是只需要分析原因；（3）下一步工作安排，包括確定每個問題分析定位、改進措施的責(zé)任人，時間安排等。2.3.2故障定位試驗過程必要

12、的話，利用試驗資源啟動故障定位試驗，盡快實施改進措施。（1）按故障發(fā)生條件時的條件搭建試驗環(huán)境；（2）按故障發(fā)生時試驗應(yīng)力進行試驗，力求重現(xiàn)故障；（3）必要的話，采取特殊的定位手段，比如加大試驗應(yīng)力，把軟故障變成硬故障；（4）請負責(zé)試樣故障部分的設(shè)計人員到場協(xié)助定位。（5）每天的試驗結(jié)束后，由測試人員完成當天的試驗日志，對當天的試驗及時總結(jié)，并通報相關(guān)人員。2.3.3改進措施的實施（1）制定改進計劃；（2）問題原因、影響以及改進的總結(jié)報告要提交決策人員審閱，并提交CMM監(jiān)控。（3）確定改進方案，實施改進。2.4試驗問題解決后的回歸測試（1）按故障發(fā)生條件時的條件搭建試驗環(huán)境；（2）按故障發(fā)生時

13、試驗應(yīng)力進行試驗；（3）如果確認問題已經(jīng)解決，則視情況繼續(xù)增加試驗應(yīng)力，以求發(fā)現(xiàn)樣品新的缺陷；（4）如果故障依舊，繼續(xù)定位、分析故障，直至問題得到解決。（5）建議進行完整的HALT試驗過程，必要時試驗步進應(yīng)力的步長可以為原來HALT實驗的2倍。（6）每天的試驗結(jié)束后，由測試人員完成當天的試驗日志，對當天的試驗及時總結(jié)，并通報相關(guān)人員。2.5試驗總結(jié)應(yīng)及時地對試驗進行總結(jié)，這些總結(jié)包括試驗當天的試驗日志、試驗結(jié)束的試驗報告和問題解決后的總結(jié)報告。如果可能，把試驗發(fā)現(xiàn)的問題及解決措施總結(jié)成案例。2.5.1試驗日志每天的試驗結(jié)束后，測試人員應(yīng)及時總結(jié)當天的試驗過程和結(jié)果，對試驗中出現(xiàn)的問題做初步的分

14、析，以試驗日志的形式通報相關(guān)人員。試驗日志無固定的格式，以有效反映事實為準。2.5.2試驗報告考慮到HALT試驗中發(fā)現(xiàn)的問題需要一段時間解決，HALT試驗報告分為兩部分：HALT試驗報告和HALT試驗問題總結(jié)報告。（1）HALT試驗報告采用HALT試驗報告模板，內(nèi)容上包括試驗過程、原始數(shù)據(jù)記錄和故障初步分析等；（2）整個HALT試驗（包括初始HALT試驗、故障定位試驗和驗證性HALT試驗）完成后，要提交HALT試驗問題總結(jié)報告。（3）每次HALT試驗結(jié)束后都應(yīng)盡快提交試驗報告，并在專業(yè)實驗室歸檔。3、HALT試驗過程3.1HALT試驗中的試驗項目分類HALT試驗中的試驗項目分為以下各類，試驗中

15、推薦按下面的順序進行試驗：（1）試驗前常溫工作測試；（2）步進低溫工作試驗；（3）低溫啟動試驗；（4）步進高溫工作試驗；（5）高低溫循環(huán)試驗（選做）；（6）步進隨機振動試驗；（7）高低溫循環(huán)與步進隨機振動結(jié)合的綜合試驗；（8）低溫與隨機振動結(jié)合的綜合試驗（選做）；（9）高溫與隨機振動結(jié)合的綜合試驗（選做）；3.2HALT試驗的實際試驗過程3.2.1搭建試驗環(huán)境試驗人員首先按上述試驗基本要求準備好試驗設(shè)備、測試設(shè)備、試驗樣品等資源，然后開始搭建試驗環(huán)境：（1）把試驗樣品有針對性地置于試驗箱內(nèi)，如果是振動試驗，必須用夾具固定樣品；（2）把電源線、信號線及監(jiān)視用電纜、光纖等引線通過試驗箱出線口引出，

16、與外面電源、監(jiān)視設(shè)備等正確相連；（3）對試驗樣品按規(guī)律編號，以便于試驗過程的記錄；（4）樣品上電，研發(fā)、測試人員負責(zé)按測試用例對樣品組網(wǎng)、配置業(yè)務(wù)并配置儀表，使樣品工作正常。（5）樣品掉電，給樣品的溫度、振動關(guān)鍵檢測點粘貼必要的熱電偶和振動加速計（注意，由于加速計在高溫時容易損壞，在有高溫的振動試驗中，不要使用加速計）。3.2.2試驗前常溫工作測試試驗前的常溫工作測試，即在搭建試驗環(huán)境完成后，對樣品持續(xù)進行一段時間的測試。有兩個目的：一是，確認試樣在正常工作條件下是符合規(guī)格要求；二是，測量常溫工作條件下試樣關(guān)鍵部位的溫升。3.2.3步進低溫工作試驗從樣品低溫規(guī)格限開始，步進降溫，步進步長一般為

17、10，接近極限時步長取5 ；如果已有其它樣品做過本試驗項目，并確定失效溫度點距離規(guī)格限較遠，為縮短試驗時間，步長可以為20。每個溫度臺階的停留時間應(yīng)足夠長，使得產(chǎn)品的每個器件的溫度穩(wěn)定下來，通常是產(chǎn)品溫度達到溫度設(shè)定點后515分鐘。每個溫度臺階必須進行完整的功能測試。試驗中滿足以下任意一個條件，本項目即可停止：一是，低溫達到或超過了零下90，或試驗樣品在某個溫度點附近一致失效；二是，達到了試驗箱的極限；三是，達到了樣品材料所能承受應(yīng)力的物理極限。如果產(chǎn)品發(fā)生了失效，溫度回升至上一個溫度臺階，判斷失效為運行限還是破壞限。如果試驗滿足終止條件后試樣依然沒有失效，則把當時最低的溫度試驗條件定為試樣的

18、運行限；如果找到了某個樣品運行限或操作限，但還不滿足試驗結(jié)束條件，則更換樣品，繼續(xù)試驗。3.2.4低溫啟動試驗低溫啟動試驗一般和步進低溫工作試驗結(jié)合在一起做。低溫啟動從20開始，如果啟動成功，則以10為步長降溫，接近極限時步長為5；如果啟動不成功，以10為步長升溫，接近樣品低溫規(guī)格時，步長為5。樣品斷電，試驗箱保持某一低溫，監(jiān)視樣品內(nèi)部溫度，直至溫度平衡，再停留10分鐘，保證芯片內(nèi)部被冷透。樣品上電，配置業(yè)務(wù)，并監(jiān)視樣品性能，根據(jù)性能指標判斷是否啟動成功。3.2.5步進高溫工作試驗從樣品高溫規(guī)格限開始，步進升溫，步進步長一般為10，接近極限時步長取5 ；如果已有同種產(chǎn)品的其它樣品做過本試驗項目

19、，并確定失效溫度點距離規(guī)格限較遠，為縮短試驗時間，步長可以為20。每個溫度臺階的停留時間應(yīng)足夠長，使得產(chǎn)品的每個器件的溫度穩(wěn)定下來，通常是產(chǎn)品溫度達到溫度設(shè)定點后1015分鐘。每個溫度臺階必須進行完整的功能測試。試驗中滿足以下任意一個條件，本項目即可停止：一是，溫度達到或超過了高溫150，或試驗樣品在某個溫度點附近一致失效；二是，達到了試驗箱的極限；三是，達到了樣品材料所能承受應(yīng)力的物理極限，比如塑料熔化。如果產(chǎn)品發(fā)生了失效，溫度下降至上一個溫度臺階，判斷失效為運行限還是破壞限。如果試驗滿足終止條件后試樣依然沒有失效，則把當時最高的溫度試驗條件定為試樣的運行限；如果找到了某個樣品的運行限或操作

20、限，但還沒有達到試驗結(jié)束條件，則更換樣品，繼續(xù)試驗。如果電路有一些已知的熱的敏感點，在升溫中采用必要方法屏蔽掉這些部位，比如局部制冷或加強散熱，以發(fā)現(xiàn)樣品其它部分的缺陷。3.2.6高低溫循環(huán)試驗（選做）一般進行5個循環(huán)，最少要進行3個溫度循環(huán)，除非產(chǎn)品發(fā)生破壞性失效；溫度變化速率取試驗箱的最大溫變能力，如果在溫度變化時試樣失效，則降低溫度變化率。溫度循環(huán)的溫度極點取【低溫操作限5，高溫操作限5】。在兩個溫度極點至少等產(chǎn)品到達溫度設(shè)定點后再停留5分鐘，如果產(chǎn)品體積很大或熱容量很大，比如體積超過0.05立方米，應(yīng)適當延長停留時間。盡可能在溫度變化時完成完整的功能測試。如果試驗時間緊急，可以不做此項

21、測試，因為后面的溫度循環(huán)與振動的綜合試驗中包含了此種應(yīng)力。但推薦盡可能做此項測試。3.2.7步進隨機振動試驗首先了解產(chǎn)品對振動的大致響應(yīng)，然后用合適的夾具把樣品固定在振臺上，在樣品合適部位安裝加速度計。選擇加速計安裝部位的原則為：（1）用有限數(shù)量（6通道）的加速計，監(jiān)視樣品盡可能全面的振動情況。（2）步進起始振動為110Grms，推薦5Grms；（3）步進步長為110Grms，推薦5Grms；（4）每個振動臺階停留5分鐘，并完成完整的功能測試；（5）在振動強度超過20Grms時，每個振動臺階完畢，把振動值調(diào)至5±3Grms，并做功能測試，有利于故障的暴露；（6）試驗中滿足以下任意一個條件，本項目即可停止：一是，振動達到或超過了50G，或試驗樣品在某個振動點附近一致失效；二是，達到了試驗箱的極限；三是，達到了樣品材料所能承受應(yīng)力的物理極限，比如表貼器件管腳斷裂。如果產(chǎn)品發(fā)生故障，將振動強度降回上一個臺階，判斷該失效為運行限還是破壞限。如果試驗滿足終止條件后試樣依然沒有失效，則把當時最低的試驗條件定為