基于GB/T 29309標準的HALT測試技術分析

韓彬

（蘇州市產品質量監督檢驗所 國家信息網絡產品質量監督檢驗中心，蘇州 215000）

引言

高加速壽命試驗簡稱HALT(Highly accelerated life test)試驗，就是一種通過逐步增強施加在試驗樣品上的試驗應力（如溫度、振動、快速溫變及振動綜合應力等）來確定產品的耐受應力極限的試驗，主要應用在產品研發階段。通過在產品生產測試的早期，在發現產品設計的缺陷或薄弱點（如電路板的開路短路、裂紋或過孔缺陷、緊固件或元器件的松動、焊料不足、連線松脫等問題），然后進行改進分析，達到提高產品可靠性的試驗。本文結合標準GB/T 29309-2012，以某款開關電源為例，對試驗設備、工作極限與破壞極限、試驗步驟及設備維保等方面展開介紹，為電子產品可靠性測試提供相關探討。

1 HALT試驗設備介紹

高加速壽命試驗設備主要由振動應力試驗系統、溫度應力試驗系統要求兩部分構成。在環境激發試驗中，該裝置產生強化應力，能加速試驗樣品的疲勞損傷。前者通過壓縮空氣驅動多個氣錘，作三軸六自由度運動，擊打振動臺面，輸出非高斯寬帶隨機振動應力；而后者是以大功率電熱元件和液氮制冷的方式，實現溫度應力階梯步進或快速溫變，具體要求見表1。

本次試驗中采用的是美國QualMark公司HALT箱，型號為TYPHOON 3.0，其振動方式為三軸六自由度、振動范圍為75grms，溫度范圍為-100℃～+200℃，溫變速率70K/min，振動臺面尺寸36" X 36" ，符合標準要求，適用于小批量產品的HASS篩選試驗，中大型產品的HALT試驗，是目前測試機構的首選設備。左側分別為數值狀態顯示區、手動執行區、程序執行區，最后右側為能量輸出控制表（即當前加熱、制冷或振動能量）；手動執行區啟動chamber on后直接設置溫度或振動值，按回車就可以運行；程序執行區則通過編輯相關試驗程序， 如 Thermal Dwell、Vibration Dwell、Thermal Ramp、Thermal Ramp、Thermal and Vibration Dwell或 Thermal and Vibration Ramp來進行相關復雜試驗，見圖1。

表1 GB/T 29309對試驗裝置的要求

2 振動工作極限和破壞極限介紹

標準中對工作極限的定義為：當試驗樣品的工作特性不再滿足技術條件的要求，但試驗應力強度降低后，試驗樣品仍能恢復正常工作特性時所承受的試驗應力強度值；而破壞極限則強調試驗應力強度降低后，試驗樣品再也能恢復正常工作特性時所承受的試驗應力強度值。以振動應力極限為例來介紹，具體見圖2，可按下述步驟及方法進行確定，試驗從起始量級開始，按一定的步進值遞增。當振動量級增至g2時，試驗樣品出現失效，再把振動量級降至g1，樣品恢復正常；繼續將振動量級增至g3，試驗樣品又出現失效，此時將量級再次降至g1，樣品又恢復正常，則確認g1為試驗樣品的振動工作極限。繼續增加振動量級，若當量級升至g4時，試驗樣品出現失效，接著把量級降至g1，試驗樣品的性能未能恢復正常，且停止振動后，樣品仍不能恢復正常，則確定g4為試驗樣品的振動破壞極限。

圖1 HALT試驗軟件控制界面介紹

3 HALT試驗步驟及注意

以某開關電源為例，見圖3，試驗前對受試樣品進行機械性能（外觀和內部結構）和電氣性能檢查；若帶有過溫保護的產品,要求將過溫保護功能去掉；對于有外殼的樣品如果可能要求將樣品外殼去掉，保證樣品內部電路與環境溫度一致變化。試驗樣品間保持適當距離，并且不應互相重疊，試驗樣品不得對箱內條件產生明顯的影響；振動步進試驗和綜合應力試驗前要對正確地對樣品進行裝夾。除非相關產品規范另有規定，一般按照表2的規定進行試驗。

圖2 振動工作極限和破壞極限確認示意圖

圖3 試驗樣品（某款開關電源）

試驗時，以步進的方式不斷增強試驗應力，直至試驗樣品的工作特性不再滿足技術條件的要求。此時再以步進值降低試驗應力強度，觀察樣品的工作狀態，在每個試驗的每個停留階段進行功能監測，檢查試驗樣品功能是否正常（如輸出電壓、反復開關機是否正常、輸入欠壓保護是否正常、負載跳變是否正常等），如果功能正常，繼續加大試驗應力繼續試驗，直到滿足試驗結束條件為止。當試驗樣品出現下列情況時，則可以停止HALT試驗：試驗已經滿足參考判定標準要求；找到產品的工作極限或損壞極限；對于溫度循環或綜合應力循環達到規定的循環次數沒有發生失效；達到試驗設備的極限；出現非功能性失效如焊點融化，PCB嚴重受損等等；與同類產品相比或根據經驗數據認為可以終止試驗；繼續改進成本較大，得不償失。

HALT試驗設備需要專業人員操作，未經培訓不得操作，在試驗開始前、試驗中、試驗結束后等階段，對設備操作的注意點見表3。

4 結束語

隨著標準的更新，對電子產品的壽命測試要求越來越高。本文從測試標準、測試設備、測試步驟等方面進行討論。HALT測試作為新興的試驗方法，在電子電器產品研發的早期階段采用，對于提高產品的可靠性，發現潛在缺陷，避免后期生產才能發現相關問題，有利于企業降低產品開發成本。相比傳統的GB 2423高溫、低溫、振動等單一測試技術，HALT測試技術正以其獨特魅力，在激烈的市場競爭中，為廣大企業所應用。

表2 HALT試驗順序

表3 試驗注意點

[1] 樊強．高加速壽命試驗和高加速應力篩選試驗技術綜述[J].電子產品可靠性與環境試驗, 2011, 04（4）：53-55．

[2] GB/T 29309-2012 ,電工電子產品加速應力試驗規程 高加速壽命試驗導則[S]．

[3] 崔祥飛，程維明，楊東，高加速壽命可靠性試驗HALT技術研究[J]．環境技術，2009,06（5）:45-48．