電子產(chǎn)品高加速壽命試驗方法
作者：
salmon范
編輯：
瑞凱儀器
來源：
www.shubeikang.com
發(fā)布日期： 2020.04.27
0、引言
高加速壽命試驗(HALT：Highly Accelerated Life Test)技術(shù)是目前國際上比較流行的可靠性試驗技術(shù)，它的優(yōu)點是根據(jù)被測產(chǎn)品的自身特點及產(chǎn)品的使用環(huán)境，由研發(fā)人員設(shè)定出適合該產(chǎn)品的試驗參數(shù)，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(chǎn)品。
1、試驗?zāi)康募肮ぷ髟?/span>
1.1試驗?zāi)康?/span>
傳統(tǒng)的可靠性試驗及環(huán)境適應(yīng)性試驗并不能確定產(chǎn)品工作極限條件，而HALT試驗通過不斷修改試驗參數(shù)，由記錄表來確定產(chǎn)品的操作極限和破壞極限。試驗中不斷增加的應(yīng)力遠大于正常使用條件的環(huán)境應(yīng)力，使得產(chǎn)品的缺陷可以在較短的時間內(nèi)暴露，節(jié)約了試驗時間。由于電子產(chǎn)品基本符合浴盆曲線原理。在產(chǎn)品的早期將故障暴露后，設(shè)計人員可以分析故障產(chǎn)生的原因，這對元器件的選型及原理設(shè)計都具有指導(dǎo)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(huán)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(huán)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(guān)數(shù)據(jù)作為邊界條件。
2、試驗方法
2.1低溫步進試驗
電子產(chǎn)品進行HALT試驗時，樣品通常處于通電狀態(tài)，如有需要可以通過其他設(shè)備監(jiān)控樣品的工作狀態(tài)。一般情況下設(shè)定起始溫度為20 ℃，每階段降溫10℃( -30℃以后步進步長改變?yōu)?℃)，每個階段保持一段時間，通常為10
min，溫度穩(wěn)定后做一次功能測試，以此類推直到樣品發(fā)生功能故障，繼續(xù)降低溫度，直到產(chǎn)品失效并不可恢復(fù)，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(tài)，設(shè)定起始溫度為20℃，每階段升溫10 ℃( 120 ℃以后步進步長改變?yōu)?℃)，每個階段維持10 min，溫度穩(wěn)定后做一次功能測試，以此類推直到樣品發(fā)生功能故障，繼續(xù)增加溫度，直到產(chǎn)品失效并不可恢復(fù)，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(huán)試驗
在先前的試驗中可以得到低溫及高溫的極限數(shù)據(jù)值，將這兩個極限值作為熱循環(huán)的上下極限值，并以1℃/s的溫度變化率在此區(qū)間內(nèi)進行若千個循環(huán)。在每個循環(huán)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(wěn)定觀察測試產(chǎn)品功能，直到樣品發(fā)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(shè)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(fā)生功能故障，繼續(xù)增加加速度值，直到產(chǎn)品不可恢復(fù)，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(chǎn)品夾具的要求較高，試驗中應(yīng)注意夾具的狀態(tài)。
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(tǒng)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(huán)試驗相同。一般選取振動的初始值為5g，每個循環(huán)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(wěn)定后觀察樣品的功能。如此重復(fù)進行，直至達到操作極限及破換極限為止，如圖5。
3、結(jié)論
HALT試驗不僅能確定產(chǎn)品的極限應(yīng)力，而且能夠快速地找出設(shè)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(chǎn)品的研發(fā)。由于HALT試驗不同于傳統(tǒng)的環(huán)境試驗，沒有規(guī)定的試驗標(biāo)準(zhǔn)，因此它具有一定的開放性，設(shè)計人員可以根據(jù)產(chǎn)品的實際情況對試驗條件進行修改，相信HALT試驗在電子產(chǎn)品的開發(fā)上會發(fā)揮越來越重要的作用。
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