HALT現(xiàn)場(chǎng)培訓(xùn)教材

HALT/HASS技術(shù)什么是HALT？HALT是一種采用步進(jìn)方式施加應(yīng)力的工序，在產(chǎn)品設(shè)計(jì)階段可以完成：確定產(chǎn)品的操作極限暴露產(chǎn)品的設(shè)計(jì)缺陷鑒別低品質(zhì)的元器件HALT(HighlyAcceleratedLifeTest)HALT是一種發(fā)現(xiàn)缺陷的工序HALT不是一種合格/不合格的測(cè)試HALT是由一系列的試驗(yàn)組成的HALT有多種運(yùn)行方式HALT可以擴(kuò)大產(chǎn)品的操作極限和破壞極限

HALT

(HighlyAcceleratedLifeTest)HALT的目的快速發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品的裕度快速找出產(chǎn)品的失效模式和產(chǎn)品的薄弱環(huán)節(jié)

評(píng)估和改善產(chǎn)品的設(shè)計(jì)

HALTBenefitsHALT的利益是什么？利用HALT，制造商可以在最短的時(shí)間內(nèi)以最低的成本生產(chǎn)出“國(guó)際質(zhì)量水準(zhǔn)”的產(chǎn)品。

改善產(chǎn)品的操作極限、破壞極限和出廠后的產(chǎn)品的可靠性。

以最快的速度和最低的成本將設(shè)計(jì)問題和元器件問題在樣機(jī)階段充分暴露并得以糾正。獲得HASS的試驗(yàn)參數(shù)值供產(chǎn)品批量生產(chǎn)時(shí)使用。BenefitsofHALTHistogram

操作極限越高則產(chǎn)品對(duì)生產(chǎn)工藝的離散性的要求就越低。-60-50-40-30-20-100102030405060708090100110120130OLLDLUDLTempC設(shè)計(jì)樣機(jī)1樣機(jī)2批試生產(chǎn)HALTVibrationHistogramO.L.D.L.2520151050設(shè)計(jì)樣機(jī)1樣機(jī)2批試生產(chǎn)3035404550你知道產(chǎn)品的設(shè)計(jì)余量(Margin)嗎?

Stress低操作限高操作限高破壞限低破壞限產(chǎn)品規(guī)格你知道產(chǎn)品的設(shè)計(jì)余量(Margin)嗎?StressMarginOperatingDestructMarginMarginOperatingDestructMargin低破壞限低操作限高操作限高破壞限產(chǎn)品規(guī)格HALT試驗(yàn)是否可能預(yù)測(cè)產(chǎn)品的MTBF？—不可以。我們沒法知道加速因子，試驗(yàn)時(shí)間又很短等…但是該試驗(yàn)旨在提高M(jìn)TBF值。為什么要把產(chǎn)品放在一種在使用中不可能遇到的應(yīng)力條件下進(jìn)行試驗(yàn)？—HALT試驗(yàn)為的是發(fā)現(xiàn)將來使用中會(huì)出現(xiàn)的失效故障。—通過提升產(chǎn)品的操作極限從而提高產(chǎn)品的可靠性。HALT試驗(yàn)中的兩個(gè)最常見的問題決定可用的樣品數(shù)

建議3-6個(gè)完整的備份組件

決定附加應(yīng)力開關(guān)機(jī)測(cè)試輸入電壓變化測(cè)試負(fù)載變化測(cè)試頻率變化測(cè)試

HALT試驗(yàn)的準(zhǔn)備工作HALT試驗(yàn)的準(zhǔn)備工作

確定合適的熱電偶放置點(diǎn)和電壓監(jiān)測(cè)點(diǎn)制作一副適合被試產(chǎn)品的試驗(yàn)夾具。將被試產(chǎn)品分解成子部件進(jìn)行試驗(yàn)。

決定HALT測(cè)試時(shí),所要執(zhí)行的功能測(cè)試.監(jiān)測(cè)的參數(shù)

測(cè)試方法及相關(guān)的儀器

建立測(cè)試計(jì)劃

低溫測(cè)試（ColdTest）高溫試驗(yàn)（HotTest）溫度沖擊（ThermalShock）振動(dòng)（Vibration）溫度和振動(dòng)的組合（Combinedtemperatureandvibration）HALT中要進(jìn)行的試驗(yàn)項(xiàng)目HALT試驗(yàn)中溫度的應(yīng)力步長(zhǎng)

低溫應(yīng)力步長(zhǎng)10℃/步高溫應(yīng)力步長(zhǎng)10℃/步

增加電源開關(guān)、電壓拉偏等手段，以發(fā)現(xiàn)更多的失效，電壓拉偏的試驗(yàn)要超出技術(shù)指標(biāo)以暴露設(shè)計(jì)問題。

HALT

TemperatureStepStressesFigure1Thermalstepstresstestaccompaniedbyproductpowercycling.低溫應(yīng)力：+20oC開始,10oC為步長(zhǎng).持續(xù)到發(fā)現(xiàn)操作極限與破壞極限.

施加產(chǎn)品指定應(yīng)力

功能測(cè)試與量測(cè)

(如果電路中有溫度保護(hù)裝置,先確認(rèn)其操作正常,然后直至使其失效,找出產(chǎn)品真正的操作與破壞極限.)

低溫應(yīng)力低溫應(yīng)力故障模式：需執(zhí)行故障排除。

元器件故障,原因不明。

電路設(shè)計(jì)因素。2個(gè)樣品之間有非常大的極限差異,原因不明。

元器件不良。

高溫應(yīng)力高溫應(yīng)力：+30oC開始,10oC為步長(zhǎng),持續(xù)到發(fā)現(xiàn)操作極限與破壞極限.施加產(chǎn)品指定應(yīng)力

功能測(cè)試與量測(cè)

(如果電路中有溫度保護(hù)裝置,先確認(rèn)其操作正常,然后直至使其失效,找出產(chǎn)品真正的操作與破壞極限.)

oC高溫應(yīng)力故障模式：需執(zhí)行故障排除。

元器件故障,原因不明。

電路設(shè)計(jì)因素。機(jī)殼變形。

元器件不良。

HALT熱沖擊試驗(yàn)

HALT熱沖擊試驗(yàn)實(shí)例：五個(gè)熱沖擊循環(huán)，溫度變化速率50℃/min（或更大）注重產(chǎn)品的澎脹系數(shù)試驗(yàn)HALT

SampleThermalShockProfileFigure2

ThermalShockTestOperatinglimits+85and-45快速溫變溫度變化盡可能以箱子所能達(dá)到的最大溫變率執(zhí)行.

以溫度階應(yīng)力所達(dá)到的操作界限減少5°C為溫度變化的上下限.

一般執(zhí)行5個(gè)周期施加產(chǎn)品指定應(yīng)力

功能測(cè)試與量測(cè)

oC快速溫變應(yīng)力故障模式：需執(zhí)行故障排除。

元器件故障,原因不明。

間歇性零件。零件龜裂。

連接器脫離電路板

。

電子元器件的潛在故障一般在20Hz~3KHz的振動(dòng)頻率范圍內(nèi)即可暴露。潛在故障是指產(chǎn)品中的缺陷，目前存在但不會(huì)馬上顯現(xiàn)出來。如：虛焊點(diǎn)HALT振動(dòng)試驗(yàn)

HALT

(HighlyAcceleratedLifeTest)HALT試驗(yàn)中振動(dòng)步長(zhǎng)的選取

通常振動(dòng)能量從5gRMS開始，步長(zhǎng)為2~5gRMS的增量來增加。

振動(dòng)時(shí)間最少10分鐘，可根據(jù)診斷測(cè)試所需的時(shí)間而延長(zhǎng)。

一旦一個(gè)診斷測(cè)試完成，振動(dòng)測(cè)試就可以進(jìn)入下一步。HALT

(HighlyAcceleratedLifeTest)Figure3

VibrationStepStressTest.振動(dòng)應(yīng)力故障模式：斷腳。

需故障排除。

固定螺絲松脫。插座影響。

接頭松脫。

零件脫落(未焊接)。偏差因素。電路卡松脫。零件短路。零件龜裂。螺絲折斷。RTV不正確

振動(dòng)應(yīng)力故障模式（續(xù)）：電位計(jì)轉(zhuǎn)動(dòng)。

某應(yīng)力點(diǎn)時(shí),塑料龜裂。

接腳松脫。插座交互影響。

間歇性零件。

零件失效。接頭磨損。接頭發(fā)生間歇接觸。接頭與電路板連接處斷裂。斷線。HALT

(HighlyAcceleratedLifeTest)HALT的溫度振動(dòng)綜合應(yīng)力試驗(yàn)以50C/min的變化速率（或更大）執(zhí)行溫度循環(huán)。振動(dòng)應(yīng)力步長(zhǎng)重復(fù)5個(gè)循環(huán)，以操作極限的20%為增量來增加。駐留時(shí)間15分鐘。HALT

(HighlyAcceleratedLifeTest)Figure4

CombinedThermalShockandVibration StepStressTest.復(fù)合環(huán)境應(yīng)力故障模式：需故障排除。

斷腳。

零件脫落(未焊接)。零件失效,原因不明。

零件龜裂。

零件短路。焊接材質(zhì)龜裂。焊接線脫離。電路設(shè)計(jì)因素。插座影響。當(dāng)HALT試驗(yàn)達(dá)到“基本的技術(shù)極限”時(shí)試驗(yàn)停止。多個(gè)失效在短期內(nèi)連續(xù)出現(xiàn)，而解決這些問題需要通過更改設(shè)計(jì)時(shí)，我們說已經(jīng)達(dá)到材料或技術(shù)的最大值。系統(tǒng)中/被試產(chǎn)品上的薄弱部件（如硬盤）。HALT的限制

HALT

(HighlyAcceleratedLifeTest)許多公司的產(chǎn)品在－40℃~＋90℃的范圍內(nèi)不會(huì)出現(xiàn)問題。如果在此溫度范圍內(nèi)出現(xiàn)失效，一般認(rèn)為是必須要解決；當(dāng)溫度超過90℃時(shí)，某些產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)或產(chǎn)品中的塑料件開始可能出現(xiàn)永久性的變形。

低溫調(diào)試技術(shù)

處理因低溫而引起的失效：用一臺(tái)DC電源連接到一個(gè)電阻器兩端，再將此電阻器放置到可疑的部件上。提高流過電阻的電流給元件加熱，以提高可疑部件的溫度?？梢詫?duì)多個(gè)部件進(jìn)行試驗(yàn)，直到失效故障消失。ResistortoIsolateComponentFailure高溫調(diào)試技術(shù)

處理因高溫而引起的失效：通過塑料管給高溫器件加冷氣。增加冷氣來冷卻可疑部件，可以對(duì)多個(gè)部件進(jìn)行試驗(yàn)直到失效故障消失。

ColdSpraytoIsolateComponentFailureHALT中為什么要做熱沖擊?快速熱循環(huán)可以引起：產(chǎn)品中使用的各種材料會(huì)以不同的比率膨脹或收縮產(chǎn)生應(yīng)力設(shè)計(jì)中的薄弱點(diǎn)被暴露出來每一步的駐留時(shí)間取決于其時(shí)間足以完成產(chǎn)品的全部診斷測(cè)試其時(shí)間足以使產(chǎn)品達(dá)到設(shè)置的溫度值振動(dòng)傳遞性

從臺(tái)面到夾具再到產(chǎn)品上的能量傳遞是否合適？

在產(chǎn)品上放置加速度表測(cè)量加速度可以驗(yàn)證你的夾具是否合適， —如果振動(dòng)能量傳遞效率低于50%則說明夾具不合適。

一副好的夾具需要通過多次試驗(yàn)才能確保傳遞效率。

VibrationFixtureonChassisAluminumU-ChannelwiththreadedrodAccelerometerMeasurementsPoorFixtureforRadioGoodFixtureforRadioCustomFixtureforPoleMountedRadioPoorFixtureforP.C.B.’sGoodFixtureforP.C.B.’sHALTFixtureforCellPhoneVibrationTransmissibilityinLargerProducts振動(dòng)調(diào)試技術(shù)

振動(dòng)—環(huán)氧樹酯，粘合劑等。

—扎線帶

對(duì)子部件進(jìn)行試驗(yàn)

對(duì)完整的產(chǎn)品進(jìn)行試驗(yàn)

—當(dāng)你將整機(jī)拆成子部件時(shí)，產(chǎn)品的共振點(diǎn)將改變。

—公差問題?！u(píng)估連接器及連線的質(zhì)量。對(duì)子部件進(jìn)行試驗(yàn)

—硬盤驅(qū)動(dòng)器可以取出或放在試驗(yàn)箱外用電纜連接。

HardDriveRemovedfromTest當(dāng)一種失效出現(xiàn)時(shí)：確定是失效

使問題點(diǎn)顯現(xiàn)

從根本上找到失效的原因

繼續(xù)更高強(qiáng)度的應(yīng)力試驗(yàn)

HALT試驗(yàn)后要進(jìn)行的項(xiàng)目

停止測(cè)試&記錄故障模式&應(yīng)力強(qiáng)度。使用隔離技術(shù),找出故障位置。記錄故障位置。故障源分析?？赡苄枰钊敕治?。可能需要F/A實(shí)驗(yàn)室。執(zhí)行暫時(shí)修復(fù)。繼續(xù)測(cè)試，嘗試找出其它潛在故障。HALT

(HighlyAcceleratedLifeTest)如何做好HALT試驗(yàn)及步驟？

首先，必須組成一個(gè)HALT團(tuán)隊(duì)，人員由下列部門抽?。?/p>

研發(fā)工程部

生產(chǎn)部

測(cè)試工程部

失效分析部

質(zhì)量控制部器件工程師材料實(shí)驗(yàn)室HALT

(HighlyAcceleratedLifeTest)步驟1：根據(jù)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)情況和時(shí)間安排來確定HALT試驗(yàn)的時(shí)間。步驟2：確定在HALT試驗(yàn)時(shí)，產(chǎn)品可完成哪些功能。步驟3：準(zhǔn)備一份正式的HALT計(jì)劃。

步驟4：確定試驗(yàn)中所需的測(cè)試裝置、數(shù)據(jù)記錄和測(cè)試設(shè)備。

步驟5：在試驗(yàn)開始之前，做一個(gè)全面的外觀檢查。HALT

(HighlyAcceleratedLifeTest)步驟6：6a)評(píng)估每一個(gè)出現(xiàn)的失效。 6b)修復(fù)這些失效，將問題固定，然后加大應(yīng)力。步驟7：對(duì)HALT試驗(yàn)中出現(xiàn)的所有問題，找出根源。步驟8：編寫一份正式的報(bào)告。步驟9：總結(jié)試驗(yàn)過程中的經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)。HALT

(HighlyAcceleratedLifeTest)當(dāng)產(chǎn)品出現(xiàn)失效時(shí)，我們將得到什么結(jié)論？將HALT試驗(yàn)中的全部失效問題從根本上找到失效原因。由管理部門和HALT團(tuán)隊(duì)最終裁定HALT其間發(fā)現(xiàn)的失效故障是否值得去解決。HALT

(HighlyAcceleratedLifeTest)HALT試驗(yàn)有標(biāo)準(zhǔn)供參考嗎？沒有象其它可靠性試驗(yàn)?zāi)菢佑性S多標(biāo)準(zhǔn)（如美軍標(biāo)）可循。HALT試驗(yàn)程序完全隨被試產(chǎn)品不同而不同。電源產(chǎn)品的HALT試驗(yàn)

利用HALT試驗(yàn)可以很容易發(fā)現(xiàn)電源的失效。測(cè)試裝置非常簡(jiǎn)單

—電源輸入和電源輸出。電壓和頻率拉偏是發(fā)現(xiàn)更多失效的有效方法。

—±10%幅度拉偏和47Hz~63Hz的頻偏?！狿CB的DC電壓偏差。

解決問題、失效分析和修復(fù)工作易于完成。比較不同供應(yīng)商的產(chǎn)品質(zhì)量的最佳方法。

HALTTestingonPowerSupplyACPowerAdapterHALTFixtureandComparisonHALT

(HighlyAcceleratedLifeTest)完成HALT試驗(yàn)后，下一步做什么？編寫正式的報(bào)告。使用HALT數(shù)據(jù)來確定HASS程序。HASS

(HighlyAcceleratedStressScreening)什么是HASS？HASS是一種加速生產(chǎn)測(cè)試，可以100%的產(chǎn)品測(cè)試或一定數(shù)量產(chǎn)品的抽樣測(cè)試。顯現(xiàn)那些因工藝不良而引入的潛在的或隱藏的缺陷。防止有缺陷的產(chǎn)品流入市場(chǎng)。從HALT到HASS

在美國(guó)硅谷，大多數(shù)公司在新設(shè)計(jì)產(chǎn)品中使用HALT已經(jīng)超過5年。HALT和HASS是前后兩個(gè)試驗(yàn)?！狧ALT用來改善產(chǎn)品的質(zhì)量，而HALT則用來保證將出廠的產(chǎn)品的質(zhì)量。

HASS篩選應(yīng)力的選取。

—HASS振動(dòng)應(yīng)力強(qiáng)度一般取決于HALT強(qiáng)度的一半?！狧ASS溫度應(yīng)力強(qiáng)度通常大于HALT強(qiáng)度的一半，典型的數(shù)值是80%。—HASS試驗(yàn)中使用的振動(dòng)、溫度應(yīng)力強(qiáng)度總是比預(yù)計(jì)的產(chǎn)品實(shí)際使用中的強(qiáng)度要大。HASS

(HighlyAcceleratedStressScreening)HASS暴露生產(chǎn)工藝過程中引入的問題

—暴露元器件供應(yīng)商的質(zhì)量問題和批次性質(zhì)量問題。暴露因軟件或固化軟件的更換而引起的問題?！狧ASS的目的是通過對(duì)產(chǎn)品施加足夠的應(yīng)力以發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品的故障，但是不會(huì)影響產(chǎn)品的使用壽命。HASS

(HighlyAcceleratedStressScreening)下列情況下應(yīng)該做HASS

HALT結(jié)果表明產(chǎn)品的操作極限與破壞極限余量很小。HALT試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)較多的工藝缺陷。為了滿足可靠性的要求，復(fù)雜單元需要篩選。為了獲得（掌握）產(chǎn)品裕度的統(tǒng)計(jì)信息。為了跟蹤產(chǎn)品的質(zhì)量和可靠性，常常采用驗(yàn)證篩選方法。當(dāng)更換元器件或零部件的供應(yīng)商時(shí)，為了確認(rèn)試驗(yàn)的一致性。一種全新的產(chǎn)品。低可靠度的現(xiàn)有的生產(chǎn)產(chǎn)品。HASS

(HighlyAcceleratedStressScreening)HASS的益處：去除了以后以為尋找產(chǎn)品失效而引入的額外費(fèi)用。去除了耗費(fèi)時(shí)間很長(zhǎng)的“老化試驗(yàn)”。降低了現(xiàn)場(chǎng)費(fèi)用：—減少了售后服務(wù)費(fèi)用—減少了維修費(fèi)用加快了生產(chǎn)性問題或設(shè)計(jì)性問題的解決速度。如何完成HASS試驗(yàn)

試驗(yàn)步驟：在執(zhí)行HASS之前，首先要做POS（Proofofscreen）注：通常將已定的HASS程序重復(fù)運(yùn)行15到20次，以確保此程序的執(zhí)行不會(huì)過多地消耗產(chǎn)品的實(shí)際壽命。選擇多少產(chǎn)品做HASS？

最好是對(duì)生產(chǎn)的全部產(chǎn)品做HASS。HASS

(HighlyAcceleratedStressScreening)當(dāng)HASS試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)失效時(shí)，我們希望得到什么結(jié)論呢？對(duì)于在HASS中出現(xiàn)的所有失效，都要進(jìn)行失效分析，并從根本上尋找原因。生產(chǎn)工藝需要改進(jìn)嗎？供應(yīng)商提供的元器件或零部件有質(zhì)量問題嗎？故障是單次顯現(xiàn)還是重復(fù)出現(xiàn)？

從HASS的結(jié)果中得出的結(jié)論會(huì)影響：元器件供應(yīng)商制造方法HASS篩選本身HASS

(HighlyAcceleratedStressScreening)HASS使用什么標(biāo)準(zhǔn)呢？和HALT一樣，HASS同樣沒有標(biāo)準(zhǔn)可循。HASS試驗(yàn)程序完全隨被試產(chǎn)品的不同而不同HASS

(HighlyAcceleratedStressScreening)HASS試驗(yàn)在電源產(chǎn)品中的應(yīng)用。HASS篩選程序的開發(fā)在驗(yàn)證HASS程序時(shí)，所加的樣品數(shù)一定要與HASS篩選時(shí)的樣品數(shù)量一致。（振動(dòng)能量改變、發(fā)熱與散熱情況不同）振動(dòng)量級(jí)與夾具有著緊密的關(guān)系。失效分析

HASS篩選程序的開發(fā)在驗(yàn)證HASS程序時(shí)，所加的樣品數(shù)一定要與HASS篩選時(shí)的樣品數(shù)量一致。（振動(dòng)能量改變、發(fā)熱與散熱情況不同）振動(dòng)量級(jí)與夾具有著緊密的關(guān)系。失效分析在POS后，如果產(chǎn)品的功能正常，這就說明該HASS試驗(yàn)程序不會(huì)影響產(chǎn)品的使用壽命。POS方法方框圖

初始試驗(yàn)程序試驗(yàn)準(zhǔn)備“播種”缺陷篩選驗(yàn)證3個(gè)樣品發(fā)現(xiàn)“缺陷”了嗎？試驗(yàn)準(zhǔn)備修改試驗(yàn)程序完成POS過應(yīng)力嗎？報(bào)告最終試驗(yàn)程序進(jìn)入HASS可靠性數(shù)據(jù)NYYNHASS流程方框圖

連續(xù)分析試驗(yàn)數(shù)據(jù)定期報(bào)告HASS最終試驗(yàn)程序準(zhǔn)備可靠性數(shù)據(jù)修改試驗(yàn)程序分析現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)修改試驗(yàn)程序定期報(bào)告產(chǎn)品的可靠性要求滿足要求嗎？重新做HALT/POS產(chǎn)品的可靠性要求可靠性數(shù)據(jù)滿足要求嗎？需要更改設(shè)計(jì)/工藝/試驗(yàn)程序YYNNVibrationLevelandFixtureisCriticalZXY溫度步進(jìn)應(yīng)力試驗(yàn)（ThermalstepstressTest）溫度沖擊（ThermalShock）振動(dòng)（Vibration）溫度和振動(dòng)的組合（Combinedtemperatureandvibration）HASS中要進(jìn)行的試驗(yàn)項(xiàng)目

=HALTTestLevels =HASSTest

Levels溫度步進(jìn)應(yīng)力試驗(yàn)曲線1) Hotstepstressesfromin2

or5

Csteps(stopat?ofdestructlimit).a)

Powercyclingperformedat?ofminimumoperatingtemperature+5

C.Coldstepstressesfromin2

or5

Csteps(stopat?ofdestructlimit).Powercyclingperformedat?ofmaximumoperatingtemperature-5

C

溫度沖擊試驗(yàn)曲線1) 10-15thermalcycleswiththermalchangeratesof15

Cperminute(orgreater).a)

Soaktimedeterminedbyproduc