谈谈高加速寿命试验

    1　引言

    高加速寿命试验(HALT)是由美国Hobbs工程公司总裁Gregg K Hobbs博士首先提出来的。从90年代开始,HALT获得推广应用。HALT的最大特点是时间上的压缩,即在短短的几天内模拟一个产品的整个寿命期间可能遇到的情况。与传统的可靠性试验相比,HALT试验的目的是激发故障,即把产品潜在的缺陷激发成可观测的故障。因此,它不是采用一般模拟实际使用环境进行的试验,而是人为施加步进应力,在远大于技术条件规定的极限应力下快速进行试验,找出产品的各种工作极限与破坏极限。

    目前,虽然还没有相关的试验标准,但国外在航空、汽车及电子等高科技产业都广泛开展了HALT项目,已有相当成效。HALT具有如下优点:

    利用高环境应力,提早使产品设计缺陷激发出来,从而消除设计缺陷,大大提高设计可靠性,确保产品能获得早期高可靠性,使产品具有高的外场可靠性;改善后可延长产品早夭期(浴盆曲线后段延伸);

    ②产品的设计周期大大减少;

    ③生产费用大大降低;

    ④维修费用大大降低,因为交付的产品具有更高的可靠性;

    ⑤了解产品的设计能力及失效模式;

    ⑥HALT能找出产品的工作极限和破坏极限,为制定HASS(高加速应力筛选)方案,确定HASS的应力量级提供依据;

    ⑦大大减少鉴定试验时的故障,经过HALT的产品,鉴定试验已不重要,仅是一种形式而已。

    2　HALT过程

    HALT采用步进应力剖面。它实际上就是步进应力试验的增强形式。美国波音公司把HALT和步进应力试验统称为可靠性强化试验RET。

    2.1　试验夹具设计

    在HALT设计开始前,必须设计一个特殊、专用的夹具。这个夹具必须满足以下两个要求:

    ◇适用于振动和温度试验,并能同时试验多个产品(根据具体情况);

    ◇能提供合适的振动传输率、热均匀性和均衡的温度变化率。

    夹具上标明产品的具体安装位置,并确定每个产品位置的应力量级等等。一般来说,最高和最低振动响应处放置工作样本,非功能性样本放在其它的位置。

    2.2　试验剖面设计

    在HALT开始时,必须设计一个非常有效、合理的试验剖面。试验剖面包括产品将暴露的环境应力类型、各应力的量级、步长及停留时间等等。

    Hobbs博士指出:“HALT剖面基于步进应力试验,使用适当的应力,直到达到产品的基本技术极限为止。当故障出现时,必须弄清楚它的失效模式和失效机理,而不是应力和量级。”没有标准的HALT剖面。然而,Thermotron工业的一位应用工程师ChrisScholten指出:“一个典型的HALT剖面开始于5℃到10℃步长的冷步进应力试验,然后是同样步长的热步进应力试验,接着是快速温度变换,然后是振动步进应力试验,最后是温度和振动的综合。”