可靠性測試中的HALT實(shí)驗(yàn)與HASS實(shí)驗(yàn)

        可靠性測試中的HALT實(shí)驗(yàn)與HASS實(shí)驗(yàn) HALT HASS是由美國軍方所延伸出的設(shè)計(jì)質(zhì)量驗(yàn)證與制造質(zhì)量驗(yàn)證的試驗(yàn)方法，現(xiàn)已成為美國電子業(yè)界的標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品驗(yàn)證方法。它將原需花費(fèi)6個(gè)月甚至1年的新產(chǎn)品可靠性試驗(yàn)縮短至一周，且在這一周中所發(fā)現(xiàn)的產(chǎn)品問題幾乎與客戶應(yīng)用。
 

可靠性測試中的HALT實(shí)驗(yàn)與HASS實(shí)驗(yàn)

        HALT & HASS是由美國軍方所延伸出的設(shè)計(jì)質(zhì)量驗(yàn)證與制造質(zhì)量驗(yàn)證的試驗(yàn)方法，現(xiàn)已成為美國電子業(yè)界的標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品驗(yàn)證方法。它將原需花費(fèi)6個(gè)月甚至1年的新產(chǎn)品可靠性試驗(yàn)縮短至一周，且在這一周中所發(fā)現(xiàn)的產(chǎn)品問題幾乎與客戶應(yīng)用后所發(fā)現(xiàn)的問題一致，故HALT & HASS的試驗(yàn)方式已成為新產(chǎn)品前所必需通過的驗(yàn)證。在美國之外，許多的3C電子產(chǎn)品大廠也都使用相同或類似的手法來提升產(chǎn)品質(zhì)量。
 
1、HALT
 
        HALT是一種通過讓被測物承受不同的應(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的主要目的是通過增加被測物的極限值，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。其加諸于產(chǎn)品的應(yīng)力有振動(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試等。利用該測試可迅速找出產(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)。
  
         簡單地說，HALT是以連續(xù)的測試、分析、驗(yàn)證及改正構(gòu)成了整個(gè)程序，關(guān)鍵在于分析所有故障的根本原因。
 
        HALT 的主要測試功能如下：
利用高環(huán)境應(yīng)力將產(chǎn)品設(shè)計(jì)缺陷激發(fā)出來，并加以改善；
了解產(chǎn)品的設(shè)計(jì)能力及失效模式；
作為高應(yīng)力篩選及稽核規(guī)格制定的參考；
快速找出產(chǎn)品制造過程的瑕疵；
增加產(chǎn)品的可靠性，減少維修成本；
建立產(chǎn)品設(shè)計(jì)能力數(shù)據(jù)庫，為研發(fā)提供依據(jù)并可縮短設(shè)計(jì)制造周期。
         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包含的如下內(nèi)容：

逐步施加應(yīng)力直到產(chǎn)品失效或出現(xiàn)故障；
采取臨時(shí)措施，修正產(chǎn)品的失效或故障；
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；
重復(fù)以上應(yīng)力-失效-修正的步驟；
找出產(chǎn)品的基本操作界限和基本破壞界限。
2、HASS
 
        HASS應(yīng)用于產(chǎn)品的生產(chǎn)階段，以確保所有在HALT中找到的改進(jìn)措施能夠得已實(shí)施。HASS還能夠確保不會(huì)由于生產(chǎn)工藝和元器件的改動(dòng)而引入新的缺陷。
 
HASS包含如下內(nèi)容：

進(jìn)行預(yù)篩選，剔除可能發(fā)展為明顯缺陷的隱性缺陷；
進(jìn)行探測篩選，找出明顯缺陷；
故障分析；
改進(jìn)措施。
HALT & HASS 可靠性測試的步驟

1、HALT

HALT共分為4個(gè)主要試程，即：

溫度應(yīng)力；
高速溫度傳導(dǎo)；
隨機(jī)振動(dòng)；
溫度及振動(dòng)合并應(yīng)力。
在HALT試驗(yàn)中可找到被測物在溫度及振動(dòng)應(yīng)力下的可操作界限與破壞界限。此實(shí)驗(yàn)所用設(shè)備為QualMark公司所設(shè)計(jì)的綜合環(huán)境試驗(yàn)機(jī)（OVS Combined Stress System），溫度范圍為-100℃～+200℃，溫度變化大速率為60℃/min，大加速度可到60Grms，而且振動(dòng)機(jī)與溫度箱合二為一的設(shè)計(jì)可同時(shí)對(duì)被測物施加溫度與振動(dòng)應(yīng)力。以下就四個(gè)試程的一般情況分別加以說明：
 
（1）溫度應(yīng)力（艾思荔HL高低溫試驗(yàn)箱）
 
此項(xiàng)試驗(yàn)分為低溫及高溫兩個(gè)階段應(yīng)力。先執(zhí)行低溫階段應(yīng)力，設(shè)定起始溫度為20℃，每階段降溫10℃，階段溫度穩(wěn)定后維持10min，之后在階段穩(wěn)定溫度下執(zhí)行至少一次的功能測試，如一切正常則將溫度再降10℃，并待溫度穩(wěn)定后維持10min再執(zhí)行功能，依此類推直至發(fā)生功能故障，以判斷是否達(dá)到操作界限或破壞界限；在完成低溫應(yīng)力試驗(yàn)后，可依相同程序執(zhí)行高溫應(yīng)力試驗(yàn)，即將綜合環(huán)境應(yīng)力試驗(yàn)機(jī)自20℃開始，每階段升溫10℃，待溫度穩(wěn)定后維持10min，而后執(zhí)行功能測試直到發(fā)現(xiàn)高溫操作界限及高溫破壞界限為止。
 
（2）高速溫度傳導(dǎo)
 
 此項(xiàng)試驗(yàn)將先前在溫度階段應(yīng)力測試中所得到的低溫及高溫操控界限作為此處的高低溫度界限，并以每分鐘60℃的快速溫度變化率在此區(qū)間內(nèi)進(jìn)行6個(gè)循環(huán)的高低溫度變化。在每個(gè)循環(huán)的高溫度及低溫度都要停留10min，并使溫度穩(wěn)定后再執(zhí)行功能測試。檢查待測物是否發(fā)生可回復(fù)性故障，尋找其可操作界限。在此試驗(yàn)中不需尋找破壞界限。
 
（3）隨機(jī)振動(dòng)（艾思荔振動(dòng)試驗(yàn)機(jī)）
 
 此項(xiàng)試驗(yàn)是將G值自5g開始，且每階段增加5g，并在每個(gè)階段維持10min后在振動(dòng)持續(xù)的條件下執(zhí)行功能測試，以判斷其是否達(dá)到可操作界限或破壞界限。
 
（4）溫度及振動(dòng)合并應(yīng)力（ASLI溫度濕度振動(dòng)三綜合試驗(yàn)機(jī)）
 
 此項(xiàng)試驗(yàn)將高速溫度傳導(dǎo)及隨機(jī)振動(dòng)測試合并同時(shí)進(jìn)行，使加速老化的效果更加顯著。此處使用先前的快速溫變循環(huán)條件及溫變率，并將隨機(jī)振動(dòng)自5g開始配合每個(gè)循環(huán)遞增5g，且使每個(gè)循環(huán)的高及低溫度持續(xù)10min，待溫度穩(wěn)定后執(zhí)行功能測試，如此重復(fù)進(jìn)行直至達(dá)到可操作界限及破壞界限為止。
 
 對(duì)在以上四個(gè)試程中被測物所產(chǎn)生的任何異常狀態(tài)進(jìn)行記錄，分析是否可由更改設(shè)計(jì)克服這些問題，加以修改后再進(jìn)行下一步驟的測試。通過提高產(chǎn)品的可操作界限及破壞界限，從而達(dá)到提升可靠性的目的。
 
2、HASS

應(yīng)用HASS的目的是要在極短的時(shí)間內(nèi)發(fā)現(xiàn)批量生產(chǎn)的成品是否存在生產(chǎn)質(zhì)量上的隱患，該試驗(yàn)包括三個(gè)主要試程：

HASS Development （HASS試驗(yàn)計(jì)劃階段）；
Proof-of-Screen（計(jì)劃驗(yàn)證階段）；
Production HASS（HASS執(zhí)行階段）。
以下就一般電子產(chǎn)品的測試過程分別加以說明：
 
（1）HASS Development
 
 HASS試驗(yàn)計(jì)劃必須參考前面HALT試驗(yàn)所得到的結(jié)果。一般是將溫度及振動(dòng)合并應(yīng)力中的高、低溫度的可操作界限縮小20％，而振動(dòng)條件則以破壞界限G值的50％做為HASS試驗(yàn)計(jì)劃的初始條件。然后再依據(jù)此條件開始執(zhí)行溫度及振動(dòng)合并應(yīng)力測試，并觀察被測物是否有故障出現(xiàn)。如有故障出現(xiàn)，須先判斷是因過大的環(huán)境應(yīng)力造成的，還是由被測物本身的質(zhì)量引起的。屬前者時(shí)應(yīng)再放寬溫度及振動(dòng)應(yīng)力10%再進(jìn)行測試，屬后者時(shí)表示目前測試條件有效。如*情況發(fā)生，則須再加嚴(yán)測試環(huán)境應(yīng)力10%再進(jìn)行測試。
 
（2）Proof-of-Screen
 
 在建立HASS Profile（HASS 程序）時(shí)應(yīng)注意兩個(gè)原則：先，須能檢測出可能造成設(shè)備故障的隱患；其次，經(jīng)試驗(yàn)后不致造成設(shè)備損壞或"內(nèi)傷"。為了確保HASS試驗(yàn)計(jì)劃階段所得到的結(jié)果符合上述兩個(gè)原則，必須準(zhǔn)備3個(gè)試驗(yàn)品，并在每個(gè)試品上制作一些未依標(biāo)準(zhǔn)工藝制造或組裝的缺陷，如零件浮插、空焊及組裝不當(dāng)?shù)?。以HASS試驗(yàn)計(jì)劃階段所得到的條件測試各試驗(yàn)品，并觀察各試品上的人造缺陷是否能被檢測出來，以決定是否加嚴(yán)或放寬測試條件，而能使HASS Profile達(dá)到預(yù)期效果。
 
在完成有效性測試后，應(yīng)再以新的試驗(yàn)品，以調(diào)整過的條件測試30～50次，如皆未發(fā)生因應(yīng)力不當(dāng)而被破壞的現(xiàn)象，此時(shí)即可判定HASS Profile通過計(jì)劃驗(yàn)證階段測試，并可做為Production HASS之用。反之則須再檢討，調(diào)整測試條件以求獲得的組合。
 
（3）Production HASS

任何一個(gè)經(jīng)過Proof-of-Screen考驗(yàn)過的HASS Profile皆被視為快速有效的質(zhì)量篩選利器，但仍須配合產(chǎn)品經(jīng)客戶使用后所回饋的異常再做適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。另外，當(dāng)設(shè)計(jì)變更時(shí)，亦相應(yīng)修改測試條件。