電子產(chǎn)品高加速壽命試驗(yàn)方法
作者：
salmon范
編輯：
瑞凱儀器
來源：
litaoweb.cn
發(fā)布日期： 2020.04.27
0、引言
高加速壽命試驗(yàn)(HALT：Highly Accelerated Life Test)技術(shù)是目前國際上比較流行的可靠性試驗(yàn)技術(shù)，它的優(yōu)點(diǎn)是根據(jù)被測(cè)產(chǎn)品的自身特點(diǎn)及產(chǎn)品的使用環(huán)境，由研發(fā)人員設(shè)定出適合該產(chǎn)品的試驗(yàn)參數(shù)，從而提高了試驗(yàn)效率。HALT試驗(yàn)尤其適用于使用PCB板的電子產(chǎn)品。
1、試驗(yàn)?zāi)康募肮ぷ髟?/span>
1.1試驗(yàn)?zāi)康?/span>
傳統(tǒng)的可靠性試驗(yàn)及環(huán)境適應(yīng)性試驗(yàn)并不能確定產(chǎn)品工作極限條件，而HALT試驗(yàn)通過不斷修改試驗(yàn)參數(shù)，由記錄表來確定產(chǎn)品的操作極限和破壞極限。試驗(yàn)中不斷增加的應(yīng)力遠(yuǎn)大于正常使用條件的環(huán)境應(yīng)力，使得產(chǎn)品的缺陷可以在較短的時(shí)間內(nèi)暴露，節(jié)約了試驗(yàn)時(shí)間。由于電子產(chǎn)品基本符合浴盆曲線原理。在產(chǎn)品的早期將故障暴露后，設(shè)計(jì)人員可以分析故障產(chǎn)生的原因，這對(duì)元器件的選型及原理設(shè)計(jì)都具有指導(dǎo)意義。
1.2 工作原理
HALT試驗(yàn)一般分為低溫步進(jìn)試驗(yàn)、高溫步進(jìn)試驗(yàn)、快速熱循環(huán)試驗(yàn)、振動(dòng)步進(jìn)試驗(yàn)、溫度與振動(dòng)綜合試驗(yàn)。需要注意的是，快速熱循環(huán)試驗(yàn)和溫度與振動(dòng)綜合試驗(yàn)的條件確定需要低溫步進(jìn)試驗(yàn)、高溫步進(jìn)試驗(yàn)和振動(dòng)試驗(yàn)的相關(guān)數(shù)據(jù)作為邊界條件。
2、試驗(yàn)方法
2.1低溫步進(jìn)試驗(yàn)
電子產(chǎn)品進(jìn)行HALT試驗(yàn)時(shí)，樣品通常處于通電狀態(tài)，如有需要可以通過其他設(shè)備監(jiān)控樣品的工作狀態(tài)。一般情況下設(shè)定起始溫度為20 ℃，每階段降溫10℃( -30℃以后步進(jìn)步長改變?yōu)?℃)，每個(gè)階段保持一段時(shí)間，通常為10
min，溫度穩(wěn)定后做一次功能測(cè)試，以此類推直到樣品發(fā)生功能故障，繼續(xù)降低溫度，直到產(chǎn)品失效并不可恢復(fù)，由此來確定低溫操作極限和破壞極限，如圖1。
2.2高溫步進(jìn)試驗(yàn)
試驗(yàn)時(shí)樣品處于通電狀態(tài)，設(shè)定起始溫度為20℃，每階段升溫10 ℃( 120 ℃以后步進(jìn)步長改變?yōu)?℃)，每個(gè)階段維持10 min，溫度穩(wěn)定后做一次功能測(cè)試，以此類推直到樣品發(fā)生功能故障，繼續(xù)增加溫度，直到產(chǎn)品失效并不可恢復(fù)，由此來確定高溫操作極限和破壞極限，如圖2。
2.3快速熱循環(huán)試驗(yàn)
在先前的試驗(yàn)中可以得到低溫及高溫的極限數(shù)據(jù)值，將這兩個(gè)極限值作為熱循環(huán)的上下極限值，并以1℃/s的溫度變化率在此區(qū)間內(nèi)進(jìn)行若千個(gè)循環(huán)。在每個(gè)循環(huán)的高溫極限和低溫極限都要保持一段時(shí)間，通常選擇:10
min，溫度穩(wěn)定觀察測(cè)試產(chǎn)品功能，直到樣品發(fā)生故障，由此來確定操作極限和破壞極限，如圖3。
2.4振動(dòng)步進(jìn)試驗(yàn)
將試驗(yàn)的加速度初始值設(shè)定為5g，然后每階段增加5g，在每個(gè)階段維持10 min并做功能檢測(cè)，直到樣品發(fā)生功能故障，繼續(xù)增加加速度值，直到產(chǎn)品不可恢復(fù)，以此來確定樣品的振動(dòng)操作界限，如圖4。本試驗(yàn)對(duì)振動(dòng)臺(tái)架及產(chǎn)品夾具的要求較高，試驗(yàn)中應(yīng)注意夾具的狀態(tài)。
2.5溫度與振動(dòng)綜合試驗(yàn)
HALT試驗(yàn)將溫變與振動(dòng)同時(shí)施加于被測(cè)樣品上，相比于傳統(tǒng)的老化試驗(yàn)，老化的效果更明顯。溫度變化的上下極限與溫度變化的速率與快速熱循環(huán)試驗(yàn)相同。一般選取振動(dòng)的初始值為5g，每個(gè)循環(huán)加速度增加5g。每個(gè)階段的高低溫極限值保持10
min，待溫度穩(wěn)定后觀察樣品的功能。如此重復(fù)進(jìn)行，直至達(dá)到操作極限及破換極限為止，如圖5。
3、結(jié)論
HALT試驗(yàn)不僅能確定產(chǎn)品的極限應(yīng)力，而且能夠快速地找出設(shè)計(jì)缺陷并改進(jìn)，大大縮短了試驗(yàn)時(shí)間和研制周期，非常適合電子產(chǎn)品的研發(fā)。由于HALT試驗(yàn)不同于傳統(tǒng)的環(huán)境試驗(yàn)，沒有規(guī)定的試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，因此它具有一定的開放性，設(shè)計(jì)人員可以根據(jù)產(chǎn)品的實(shí)際情況對(duì)試驗(yàn)條件進(jìn)行修改，相信HALT試驗(yàn)在電子產(chǎn)品的開發(fā)上會(huì)發(fā)揮越來越重要的作用。
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