HALT(高加速壽命試驗)

HALT（Highly accelerated life test）高加速壽命試驗。HALT是一種發現缺陷的工序，它通過設定逐級遞增的加嚴的環境應力，來加速暴露試驗樣品的缺陷和薄弱點，而後對暴露的缺陷和故障從設計、工藝和用料等諸方面進行分析和改進，從而達到提升可靠性的目的，最大的特點是設定高於樣品設計運行上限的環境應力，從而使暴露故障的時間大大短於正常可靠性應力條件下的所需時間。

基本介紹

• 中文名：高加速壽命試驗
• 外文名：Highly accelerated life test
• 縮寫：HALT
• 目的：發現缺陷的工序，提高可靠性
• 實驗內容：採取臨時措施，修正產品的失效等

高加速壽命試驗

HASS（Highly accelerated stress screening）高加速應力篩選

HASS是產品通過HALT試驗得出 操作或破壞極限值後在生產線上做高加速應力篩選。要求100%的產品參加篩選。其目的是為了使得生產的產品不存在任何隱含的缺陷或者至少在產品還沒有出廠前找到並解決這些缺陷，HASS就是通過加速應力方式以期在短時間內找到有缺陷的產品，縮短糾正措施的周期，並找到具有同樣問題的產品。

HASA （Highly Accelerated Stress Audit）高加速應力稽核

HASA適用於大批產量，是經過HASS後產品失效率在可接受範圍內再進行的高加速應力稽核。

工作原理

Gregg K·Hobbs曾設計了一種金屬試件，就強化應力對疲勞壽命的影響效果進行了研究，發現當應力增加1倍時，疲勞壽命降低為原來的1/1000。對於有缺陷的產品，缺陷處應力集中係數高達2～3倍，疲勞壽命就相應降低了好幾個數量級，這樣就有缺陷元器件和無缺陷元器件在相同的強化應力作用下疲勞壽命拉大了檔次，使有缺陷元器件迅速暴露同時無缺陷元件損傷甚小。這一試驗結果也清楚的說明了HALT/HASS試驗技術的基本原理。另外，強化應力激發產品缺陷的有效性以及所激發出的缺陷

與正常使用環境下導致產品失效的各類缺陷相關性也通過試驗和實踐得到證實。

技術特點

1、HALT試驗施加的環境應力是以遞增的形式變化的，其試驗過程是通過施加不斷加大的應力來激發產品設計中潛伏的各種缺陷，直到產品的破壞極限；

2、HALT試驗是在超出規範極限以外進行，具有很高的試驗效率；

3、在HALT過程中出現的失效模式是在遠遠超過設計規格的環境應力下激發出來的，但這些失效模式都是在實際現場使用中所出現的失效形式，否則HALT試驗是無效的。

4、HALT試驗的主要目的是查明和排除設計的薄弱環節，評價產品設計可靠性，那么因製造（工藝）缺陷所造成的失效自然不相關的，不是主要試驗目的。

實驗內容

高加速壽命試驗的具體測試內容包括以下幾點：

1. 逐步施加應力直到產品失效或出現故障；

HALT試驗

2. 採取臨時措施，修正產品的失效或故障；

3. 繼續逐步施加應力直到產品再次失效或出現故障，並再次加以修正；

4. 重複以上試驗→失效→改進的步驟；

5. 找出產品的基本操作界限和基本破壞界限。

試驗優點

HALT試驗的目的是在產品開發的早期階段識別出產品的功能和破壞極限，從而最佳化產品的可靠性。後經一通檢測實驗室總結其優點如下：

a．消除設計缺陷，大大提高設計可靠性，確保能獲得早期高可靠性，使設備具有高的外場可靠性；

b．大大減少鑑定試驗時的故障，經過HALT的產品，鑑定試驗已不重要，僅是一種形式而已；

c．降低壽命周期費用；

d．能確切了解工作極限和損壞極限，為制定HASS方案，確定應力量級提供依據。

試驗目的

1、通過系統地施加工作應力和逐步增大的環境應力，來激發故障，暴露產品設計中的薄弱環節，為開發人員改進產品設計方案提供依據，以對產 品設計缺陷進行及時的修正。

2、提高產品在使用過程中的壯實度，保證產品圓滿的無故障的完成任務；

3、估計產品的工作極限和破壞極限，評估產品在實際使用條件下的可靠性，並為HASS的應力類型和應力量級的選擇提供依據。

應力施加順序

為了保護HALT試驗中所選的試驗樣本，以保證從這些樣本中獲得儘可能多的信息，各種應力類型的試驗順序遵守一個這樣的原則：先試驗破壞性比較弱的應力類型，然後再試驗破壞性比較強的應力。我們一般是：低溫—>高溫—>快速熱循環—>振動—>溫度與振動綜合應力。

步驟

1、低溫步進應力試驗

2、高溫步進應力試驗

3、快速熱循環試驗

4、振動步進應力試驗

5、綜合應力試驗

6、工作應力測試（包含開/關機，電壓位偏，頻率拉偏）

HALT相關術語

編制和執行HALT和HASS測試檔案時，常會接觸一些專業術語。下面對一些常見的術語進行了解釋。

寬頻振動 —— 振動能量分布在較寬的頻率範圍（如：20～10000Hz）。

破壞極限 —— —個或多個產品的工作狀態不再滿足技術條件要求，且應力降低後，產品也不能恢復正常工作的那個應力強度值（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）

對於振動實驗只有上限。

功能監測 —— 監測產品工作狀態、工作性能以及工作參數等，從而判斷產品是否失效或退化。監測還可以包括內部診斷（內部結構分析）。功能監測貫穿於整個高加速壽命試驗（HALT）過程。

工作（操作）極限 ——一個或多個產品的工作狀態不再滿足技術條件要求，但應力降低後，產品仍能恢復正常工作的那個應力強度值（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）

對於振動實驗只有上限。

功率譜密度（Power Spectral Density, PSD）—— 在隨機振動曲線中與頻率相對應的量級參數，單位為g2/Hz. 通常情況下也可以與加速度譜密度相對應（Acceleration Spectral Density，ASD，單位為m2/s3）

重複衝擊振動 —— 一種由重複衝擊脈衝激勵所形成的振動。由氣錘衝擊振動台面所產生的振動為典型的重複衝擊振動。

故障根本原因分析（Root Cause Analysis，RAC）—— 確定產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用一些失效分析工具，例如掃描電子顯微鏡、光學顯微鏡等。

六自由度振動（Six Degree of Freedom Vibration）—— 一種模擬三軸六個方向振動的振動方式。 　步進應力試驗 —— 通過逐級增加試驗應力，確定產品極限的試驗過程。

熱電偶 —— 把兩種不同材料的金屬導線一端連線（例如：熔接）在一起，作為溫度測量點的溫度感測器。由於熱電偶隨著溫度不同產生不同的熱電流，形成電壓差，通過採集電壓值就可以得出相應的溫度值。