電子產品高加速壽命試驗方法

陳武廣

（安徽江淮汽車股份有限公司，合肥230601）

0 引言

高加速壽命試驗（HALT：Highly Accelerated Life Test）技術是目前國際上比較流行的可靠性試驗技術，它的優點是根據被測產品的自身特點及產品的使用環境，由研發人員設定出適合該產品的試驗參數，從而提高了試驗效率。HALT試驗尤其適用于使用PCB板的電子產品。

1 試驗目的及工作原理

1.1 試驗目的

傳統的可靠性試驗及環境適應性試驗并不能確定產品工作極限條件，而HALT試驗通過不斷修改試驗參數，由記錄表來確定產品的操作極限和破壞極限。試驗中不斷增加的應力遠大于正常使用條件的環境應力，使得產品的缺陷可以在較短的時間內暴露，節約了試驗時間。由于電子產品基本符合浴盆曲線原理。在產品的早期將故障暴露后，設計人員可以分析故障產生的原因，這對元器件的選型及原理設計都具有指導意義。

1.2 工作原理

HALT試驗一般分為低溫步進試驗、高溫步進試驗、快速熱循環試驗、振動步進試驗、溫度與振動綜合試驗。需要注意的是，快速熱循環試驗和溫度與振動綜合試驗的條件確定需要低溫步進試驗、高溫步進試驗和振動試驗的相關數據作為邊界條件。

2 試驗方法

2.1 低溫步進試驗

電子產品進行HALT試驗時，樣品通常處于通電狀態，如有需要可以通過其他設備監控樣品的工作狀態。一般情況下設定起始溫度為20℃，每階段降溫10℃（-30℃以后步進步長改變為5℃），每個階段保持一段時間，通常為10 min，溫度穩定后做一次功能測試，以此類推直到樣品發生功能故障，繼續降低溫度，直到產品失效并不可恢復，由此來確定低溫操作極限和破壞極限，如圖1。

2.2 高溫步進試驗

試驗時樣品處于通電狀態，設定起始溫度為20℃，每階段升溫10℃（120℃以后步進步長改變為5℃），每個階段維持10 min，溫度穩定后做一次功能測試，以此類推直到樣品發生功能故障，繼續增加溫度，直到產品失效并不可恢復，由此來確定高溫操作極限和破壞極限，如圖2。

2.3 快速熱循環試驗

在先前的試驗中可以得到低溫及高溫的極限數據值，將這兩個極限值作為熱循環的上下極限值，并以1℃/s的溫度變化率在此區間內進行若干個循環。在每個循環的高溫極限和低溫極限都要保持一段時間，通常選擇10 min，溫度穩定觀察測試產品功能，直到樣品發生故障，由此來確定操作極限和破壞極限，如圖3。

2.4 振動步進試驗

將試驗的加速度初始值設定為5g，然后每階段增加5g，在每個階段維持10 min并做功能檢測，直到樣品發生功能故障，繼續增加加速度值，直到產品不可恢復，以此來確定樣品的振動操作界限，如圖4。本試驗對振動臺架及產品夾具的要求較高，試驗中應注意夾具的狀態。

2.5 溫度與振動綜合試驗

HALT試驗將溫變與振動同時施加于被測樣品上，相比于傳統的老化試驗，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試驗相同。一般選取振動的初始值為5g，每個循環加速度增加5g。每個階段的高低溫極限值保持10 min，待溫度穩定后觀察樣品的功能。如此重復進行，直至達到操作極限及破換極限為止，如圖5。

3 結論

HALT試驗不僅能確定產品的極限應力，而且能夠快速地找出設計缺陷并改進，大大縮短了試驗時間和研制周期，非常適合電子產品的研發。由于HALT試驗不同于傳統的環境試驗，沒有規定的試驗標準，因此它具有一定的開放性，設計人員可以根據產品的實際情況對試驗條件進行修改，相信HALT試驗在電子產品的開發上會發揮越來越重要的作用。

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