應用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、工業(yè)和軍事領域中，應用高質量的電子產(chǎn)品變得越來越重要。電子產(chǎn)品要搶占市場并得到消費者認可，除其功能外，性能穩(wěn)定、質量可靠、快速投放市場是關鍵，因此，有效的可靠性測試顯得尤為重要。應用HALT與HASS方法可提高電子產(chǎn)品可靠性，輔助完成產(chǎn)品設計和生產(chǎn)過程，提高產(chǎn)品成熟度，增強可靠性，縮短生產(chǎn)周期。

【關鍵詞】HALT HASS 電子產(chǎn)品 可靠性

電子產(chǎn)品的可靠性是產(chǎn)品質量的重要方面，在電子產(chǎn)品生產(chǎn)和制造過程中，如何在短時間內(nèi)通過有效的測試方法，發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品缺陷并進行改進，己成為提高產(chǎn)品可靠性，確保質量的關鍵。HALT&HASS可以盡早發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品在設計、生產(chǎn)過程中的缺陷，并且對產(chǎn)品缺陷進行改進和完善，是較短時間完成可靠性測試和提高電子產(chǎn)品可靠性的有效方法。

1 HALT&HASS的產(chǎn)生和優(yōu)勢

產(chǎn)品失效是環(huán)境應力和時間共同作用的結果，不同的應力強度產(chǎn)品壽命長短不同。對產(chǎn)品施加的應力越大，產(chǎn)品發(fā)生故障的時間就會越短，常用的可靠性試驗方法就是利用該理論，發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品缺陷和故障，可以通過增加外部環(huán)境的各種應力，迫使產(chǎn)品故障提前暴露顯現(xiàn)出來。

傳統(tǒng)的可靠性試驗模擬現(xiàn)實環(huán)境中的應力值，其特點是費時，同時通過鑒定、驗收的電子產(chǎn)品依然存在缺陷，不能保證產(chǎn)品使用的高可靠性。

當前，電子產(chǎn)品競爭加劇，低可靠性、高維修率成為提高競爭力的最大障礙。傳統(tǒng)的可靠性試驗方法，難以滿足產(chǎn)品在保證高可靠性的基礎上縮短研發(fā)周期、盡快投入市場的要求。HALT&HASS試驗方法是一種可以在短時間內(nèi)完成可靠性測試，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：

（1）消除設計缺陷，提高設計可靠性;

（2）縮短可靠性試驗時間，產(chǎn)品快速投入市場;

（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試驗確認應力提供依據(jù)。

2 HALT和HASS技術關鍵及流程

2.1 HALT技術

HALT試驗通過對產(chǎn)品逐步施加階梯應力，可在產(chǎn)品設計階段發(fā)現(xiàn)其缺陷，根據(jù)缺陷和故障，對產(chǎn)品進行分析和改進，提高產(chǎn)品可靠性。其特點是在產(chǎn)品工作極限之上設置應力，使產(chǎn)品接受更為嚴格的環(huán)境試驗，縮短故障暴露時間，提高產(chǎn)品可靠性，縮短上市周期。

HALT試驗對產(chǎn)品施加的應力為低溫應力階躍、高溫應力階躍、高速溫度交變循環(huán)應力、隨機振動階躍、溫度交變周期和振動綜合應力階躍。隨著實驗的逐步深入，產(chǎn)品的失效模式將逐漸被發(fā)現(xiàn)。在找到產(chǎn)品的第一個失效模式之后，實驗繼續(xù)進行，實驗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，或者測試設備不能繼續(xù)提供更高的應力輸出。HALT試驗要經(jīng)歷施加應力一產(chǎn)品失效一產(chǎn)品修正過程，這一過程要重復進行，直到驗證了所有修正措施均有效改進了產(chǎn)品的缺陷。在試驗的過程中通過數(shù)據(jù)的記錄，找到產(chǎn)品的操作極限和破壞界限。

HALT試驗是一種破壞性試驗，這是因為在超過了產(chǎn)品的應力極限后，即使撤銷了該應力，產(chǎn)品的功能也不能恢復。通過HALT試驗，可快速且有效地暴露產(chǎn)品缺陷。如，傳統(tǒng)的設備不能暴露連接器問題，但是六級自由度的振動僅需兩分鐘就能暴露出問題。在現(xiàn)實使用中需通過數(shù)年時間才能暴露的問題，通過HALT試驗，僅需一周左右。

2.2 HASS技術

HASS是一個篩選過程，要求所有產(chǎn)品參與篩選，用于產(chǎn)品生產(chǎn)階段。HASS不對產(chǎn)品逐級增加應力，通常選用比實際使用過程中高得多的組合應力，在很短的時間內(nèi)激發(fā)出產(chǎn)品可能出現(xiàn)的各種早期失效形式，對產(chǎn)品進行篩選，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，同時避免因產(chǎn)品設計改變而引入新的缺陷。HASS試驗對產(chǎn)品施加的應力值是根據(jù)HALT試驗獲得，應力值選擇在工作極限和破壞極限之間。為了保證試驗的有效性，可以引入具有缺陷的產(chǎn)品，如果在當前設置的應力值條件下可以將這些缺陷篩選出來，那么應力值是合理的。HASS是一個無損害性的工藝過程，通過HASS，可以有效的發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)環(huán)節(jié)中產(chǎn)生的缺陷，一個合格產(chǎn)品應該是可以重復多次進行HASS試驗而沒有故障發(fā)生，并達到技術指標的要求。

2.3 HALT&HASS測試工作流程

HALT&HASS試驗工作流程如圖1所示，首先設置應力初始值，在產(chǎn)品設計規(guī)范的應力裕度范圍內(nèi)，再逐步增加，使其接近或超過產(chǎn)品的破壞極限;其次是在試驗過程中暴露產(chǎn)品的缺陷和故障;然后進行檢測和故障分析，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備;再次是對產(chǎn)品施加糾正措施，對產(chǎn)品暴露出的故障進行改進，使故障不再發(fā)生;隨后是驗證措施，如果對產(chǎn)品進行了改進，需重新進行HALT&HASS試驗，通過多次改進和試驗，保證故障被徹底解決，不會再次發(fā)生;最后將試驗的數(shù)據(jù)和結果存入數(shù)據(jù)庫中，作為產(chǎn)品研究的資料。

3 HALT&HASS測試在電子產(chǎn)品中的應用

HALT用在產(chǎn)品設計階段，HASS用在產(chǎn)品的生產(chǎn)階段。HALT和HASS測試主要用于小型設備或小型模塊，主要是因為大型設備包含組件多，故障模式也多，進行試驗分析很不容易。對于大型設備而言，進行HALT&HASS試驗的方法是分別對各模塊部件進行試驗，找出其故障模式并進行改進。但是，不是所有的產(chǎn)品都需要進行HASS試驗，如果在HALT試驗以后，產(chǎn)品已經(jīng)達到了可靠性要求，就可以不必再進行HASS試驗，在生產(chǎn)過程中，要盡量減少HASS試驗，因為HASS試驗花費昂貴。如果產(chǎn)品本身的可靠性很低或者該產(chǎn)品為新產(chǎn)品，沒有歷史數(shù)據(jù)和類似產(chǎn)品作為參考來預測其可靠性，那么該產(chǎn)品可以進行HASSS試驗。對于一些具有復雜的需求的產(chǎn)品，也可以通過HASS來滿足可靠性要求。

HALT和HASS所需施加的應力，因產(chǎn)品性質不同，工作極限和損壞極限不一樣，沒有統(tǒng)一應力值標準，應力類型也不一樣的。不同的產(chǎn)品應根據(jù)各自的特點，選擇應力類型和恰當?shù)膽χ颠M行篩選。

參考文獻

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