應(yīng)用HALT與HASS方法提高電子產(chǎn)品可靠性

唐瑜梅

摘要 在日常消費(fèi)、工業(yè)和軍事領(lǐng)域中，應(yīng)用高質(zhì)量的電子產(chǎn)品變得越來(lái)越重要。電子產(chǎn)品要搶占市場(chǎng)并得到消費(fèi)者認(rèn)可，除其功能外，性能穩(wěn)定、質(zhì)量可靠、快速投放市場(chǎng)是關(guān)鍵，因此，有效的可靠性測(cè)試顯得尤為重要。應(yīng)用HALT與HASS方法可提高電子產(chǎn)品可靠性，輔助完成產(chǎn)品設(shè)計(jì)和生產(chǎn)過(guò)程，提高產(chǎn)品成熟度，增強(qiáng)可靠性，縮短生產(chǎn)周期。

【關(guān)鍵詞】HALT HASS 電子產(chǎn)品 可靠性

電子產(chǎn)品的可靠性是產(chǎn)品質(zhì)量的重要方面，在電子產(chǎn)品生產(chǎn)和制造過(guò)程中，如何在短時(shí)間內(nèi)通過(guò)有效的測(cè)試方法，發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品缺陷并進(jìn)行改進(jìn)，己成為提高產(chǎn)品可靠性，確保質(zhì)量的關(guān)鍵。HALT&HASS可以盡早發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品在設(shè)計(jì)、生產(chǎn)過(guò)程中的缺陷，并且對(duì)產(chǎn)品缺陷進(jìn)行改進(jìn)和完善，是較短時(shí)間完成可靠性測(cè)試和提高電子產(chǎn)品可靠性的有效方法。

1 HALT&HASS的產(chǎn)生和優(yōu)勢(shì)

產(chǎn)品失效是環(huán)境應(yīng)力和時(shí)間共同作用的結(jié)果，不同的應(yīng)力強(qiáng)度產(chǎn)品壽命長(zhǎng)短不同。對(duì)產(chǎn)品施加的應(yīng)力越大，產(chǎn)品發(fā)生故障的時(shí)間就會(huì)越短，常用的可靠性試驗(yàn)方法就是利用該理論，發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品缺陷和故障，可以通過(guò)增加外部環(huán)境的各種應(yīng)力，迫使產(chǎn)品故障提前暴露顯現(xiàn)出來(lái)。

傳統(tǒng)的可靠性試驗(yàn)?zāi)M現(xiàn)實(shí)環(huán)境中的應(yīng)力值，其特點(diǎn)是費(fèi)時(shí)，同時(shí)通過(guò)鑒定、驗(yàn)收的電子產(chǎn)品依然存在缺陷，不能保證產(chǎn)品使用的高可靠性。

當(dāng)前，電子產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)加劇，低可靠性、高維修率成為提高競(jìng)爭(zhēng)力的最大障礙。傳統(tǒng)的可靠性試驗(yàn)方法，難以滿足產(chǎn)品在保證高可靠性的基礎(chǔ)上縮短研發(fā)周期、盡快投入市場(chǎng)的要求。HALT&HASS試驗(yàn)方法是一種可以在短時(shí)間內(nèi)完成可靠性測(cè)試，并且可以有效暴露出產(chǎn)品缺陷的方法。與傳統(tǒng)方法相比具有四大優(yōu)勢(shì)：

（1）消除設(shè)計(jì)缺陷，提高設(shè)計(jì)可靠性;

（2）縮短可靠性試驗(yàn)時(shí)間，產(chǎn)品快速投入市場(chǎng);

（3）節(jié)約產(chǎn)品成本;

（4）得出產(chǎn)品工作極限和損壞極限，為HASS試驗(yàn)確認(rèn)應(yīng)力提供依據(jù)。

2 HALT和HASS技術(shù)關(guān)鍵及流程

2.1 HALT技術(shù)

HALT試驗(yàn)通過(guò)對(duì)產(chǎn)品逐步施加階梯應(yīng)力，可在產(chǎn)品設(shè)計(jì)階段發(fā)現(xiàn)其缺陷，根據(jù)缺陷和故障，對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行分析和改進(jìn)，提高產(chǎn)品可靠性。其特點(diǎn)是在產(chǎn)品工作極限之上設(shè)置應(yīng)力，使產(chǎn)品接受更為嚴(yán)格的環(huán)境試驗(yàn)，縮短故障暴露時(shí)間，提高產(chǎn)品可靠性，縮短上市周期。

HALT試驗(yàn)對(duì)產(chǎn)品施加的應(yīng)力為低溫應(yīng)力階躍、高溫應(yīng)力階躍、高速溫度交變循環(huán)應(yīng)力、隨機(jī)振動(dòng)階躍、溫度交變周期和振動(dòng)綜合應(yīng)力階躍。隨著實(shí)驗(yàn)的逐步深入，產(chǎn)品的失效模式將逐漸被發(fā)現(xiàn)。在找到產(chǎn)品的第一個(gè)失效模式之后，實(shí)驗(yàn)繼續(xù)進(jìn)行，實(shí)驗(yàn)的目的是盡可能多地找出產(chǎn)品的其他失效模式，直到產(chǎn)品的功能喪失，或者測(cè)試設(shè)備不能繼續(xù)提供更高的應(yīng)力輸出。HALT試驗(yàn)要經(jīng)歷施加應(yīng)力一產(chǎn)品失效一產(chǎn)品修正過(guò)程，這一過(guò)程要重復(fù)進(jìn)行，直到驗(yàn)證了所有修正措施均有效改進(jìn)了產(chǎn)品的缺陷。在試驗(yàn)的過(guò)程中通過(guò)數(shù)據(jù)的記錄，找到產(chǎn)品的操作極限和破壞界限。

HALT試驗(yàn)是一種破壞性試驗(yàn)，這是因?yàn)樵诔^(guò)了產(chǎn)品的應(yīng)力極限后，即使撤銷了該應(yīng)力，產(chǎn)品的功能也不能恢復(fù)。通過(guò)HALT試驗(yàn)，可快速且有效地暴露產(chǎn)品缺陷。如，傳統(tǒng)的設(shè)備不能暴露連接器問(wèn)題，但是六級(jí)自由度的振動(dòng)僅需兩分鐘就能暴露出問(wèn)題。在現(xiàn)實(shí)使用中需通過(guò)數(shù)年時(shí)間才能暴露的問(wèn)題，通過(guò)HALT試驗(yàn)，僅需一周左右。

2.2 HASS技術(shù)

HASS是一個(gè)篩選過(guò)程，要求所有產(chǎn)品參與篩選，用于產(chǎn)品生產(chǎn)階段。HASS不對(duì)產(chǎn)品逐級(jí)增加應(yīng)力，通常選用比實(shí)際使用過(guò)程中高得多的組合應(yīng)力，在很短的時(shí)間內(nèi)激發(fā)出產(chǎn)品可能出現(xiàn)的各種早期失效形式，對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行篩選，使產(chǎn)品不存在隱含的故障或在產(chǎn)品出廠前解決這些故障，大幅度縮短篩選時(shí)間。HASS在生產(chǎn)階段能確保找到電子產(chǎn)品故障并被糾正，并且糾正措施有效，同時(shí)避免因產(chǎn)品設(shè)計(jì)改變而引入新的缺陷。HASS試驗(yàn)對(duì)產(chǎn)品施加的應(yīng)力值是根據(jù)HALT試驗(yàn)獲得，應(yīng)力值選擇在工作極限和破壞極限之間。為了保證試驗(yàn)的有效性，可以引入具有缺陷的產(chǎn)品，如果在當(dāng)前設(shè)置的應(yīng)力值條件下可以將這些缺陷篩選出來(lái)，那么應(yīng)力值是合理的。HASS是一個(gè)無(wú)損害性的工藝過(guò)程，通過(guò)HASS，可以有效的發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)環(huán)節(jié)中產(chǎn)生的缺陷，一個(gè)合格產(chǎn)品應(yīng)該是可以重復(fù)多次進(jìn)行HASS試驗(yàn)而沒(méi)有故障發(fā)生，并達(dá)到技術(shù)指標(biāo)的要求。

2.3 HALT&HASS測(cè)試工作流程

HALT&HASS試驗(yàn)工作流程如圖1所示，首先設(shè)置應(yīng)力初始值，在產(chǎn)品設(shè)計(jì)規(guī)范的應(yīng)力裕度范圍內(nèi)，再逐步增加，使其接近或超過(guò)產(chǎn)品的破壞極限;其次是在試驗(yàn)過(guò)程中暴露產(chǎn)品的缺陷和故障;然后進(jìn)行檢測(cè)和故障分析，根據(jù)故障確定其產(chǎn)生位置并分析原因，為下一步指定糾正措施做準(zhǔn)備;再次是對(duì)產(chǎn)品施加糾正措施，對(duì)產(chǎn)品暴露出的故障進(jìn)行改進(jìn)，使故障不再發(fā)生;隨后是驗(yàn)證措施，如果對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行了改進(jìn)，需重新進(jìn)行HALT&HASS試驗(yàn)，通過(guò)多次改進(jìn)和試驗(yàn)，保證故障被徹底解決，不會(huì)再次發(fā)生;最后將試驗(yàn)的數(shù)據(jù)和結(jié)果存入數(shù)據(jù)庫(kù)中，作為產(chǎn)品研究的資料。

3 HALT&HASS測(cè)試在電子產(chǎn)品中的應(yīng)用

HALT用在產(chǎn)品設(shè)計(jì)階段，HASS用在產(chǎn)品的生產(chǎn)階段。HALT和HASS測(cè)試主要用于小型設(shè)備或小型模塊，主要是因?yàn)榇笮驮O(shè)備包含組件多，故障模式也多，進(jìn)行試驗(yàn)分析很不容易。對(duì)于大型設(shè)備而言，進(jìn)行HALT&HASS試驗(yàn)的方法是分別對(duì)各模塊部件進(jìn)行試驗(yàn)，找出其故障模式并進(jìn)行改進(jìn)。但是，不是所有的產(chǎn)品都需要進(jìn)行HASS試驗(yàn)，如果在HALT試驗(yàn)以后，產(chǎn)品已經(jīng)達(dá)到了可靠性要求，就可以不必再進(jìn)行HASS試驗(yàn)，在生產(chǎn)過(guò)程中，要盡量減少HASS試驗(yàn)，因?yàn)镠ASS試驗(yàn)花費(fèi)昂貴。如果產(chǎn)品本身的可靠性很低或者該產(chǎn)品為新產(chǎn)品，沒(méi)有歷史數(shù)據(jù)和類似產(chǎn)品作為參考來(lái)預(yù)測(cè)其可靠性，那么該產(chǎn)品可以進(jìn)行HASSS試驗(yàn)。對(duì)于一些具有復(fù)雜的需求的產(chǎn)品，也可以通過(guò)HASS來(lái)滿足可靠性要求。

HALT和HASS所需施加的應(yīng)力，因產(chǎn)品性質(zhì)不同，工作極限和損壞極限不一樣，沒(méi)有統(tǒng)一應(yīng)力值標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)力類型也不一樣的。不同的產(chǎn)品應(yīng)根據(jù)各自的特點(diǎn)，選擇應(yīng)力類型和恰當(dāng)?shù)膽?yīng)力值進(jìn)行篩選。

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