電子產品高加速壽命試驗方法
作者(zhe)：
salmon范
編(bian)輯：
瑞凱儀器
來(lai)源：
bibil.cn
發布日期： 2020.04.27
0、引言
高加速壽命試(shi)驗(yan)(HALT：Highly Accelerated Life Test)技(ji)術是目前國際(ji)上比較流行的(de)(de)可(ke)靠性(xing)試(shi)驗(yan)技(ji)術，它的(de)(de)優點(dian)是根據(ju)被測產(chan)(chan)品(pin)的(de)(de)自身(shen)特(te)點(dian)及產(chan)(chan)品(pin)的(de)(de)使用環境，由(you)研發人員設(she)定出適合該產(chan)(chan)品(pin)的(de)(de)試(shi)驗(yan)參數，從而提高了試(shi)驗(yan)效率。HALT試(shi)驗(yan)尤其適用于使用PCB板的(de)(de)電子產(chan)(chan)品(pin)。
1、試驗(yan)目的及工作(zuo)原理
1.1試驗目(mu)的
傳統的(de)(de)可靠(kao)性(xing)試(shi)驗(yan)(yan)及(ji)環(huan)境適應性(xing)試(shi)驗(yan)(yan)并不(bu)能確定產(chan)品工作極(ji)限條件，而HALT試(shi)驗(yan)(yan)通過不(bu)斷(duan)修改試(shi)驗(yan)(yan)參數，由記錄表來確定產(chan)品的(de)(de)操作極(ji)限和破壞極(ji)限。試(shi)驗(yan)(yan)中不(bu)斷(duan)增加的(de)(de)應力遠大(da)于正(zheng)常使用條件的(de)(de)環(huan)境應力，使得(de)產(chan)品的(de)(de)缺陷(xian)可以在較(jiao)短的(de)(de)時間內(nei)暴露，節(jie)約了試(shi)驗(yan)(yan)時間。由于電子(zi)產(chan)品基本符合浴(yu)盆(pen)曲(qu)線(xian)原理。在產(chan)品的(de)(de)早期將故(gu)障暴露后，設(she)計(ji)人員可以分析(xi)故(gu)障產(chan)生的(de)(de)原因，這對元(yuan)器件的(de)(de)選(xuan)型及(ji)原理設(she)計(ji)都(dou)具有(you)指導(dao)意義。
1.2 工(gong)作原理
HALT試(shi)驗(yan)一般分為低溫(wen)(wen)步(bu)進試(shi)驗(yan)、高溫(wen)(wen)步(bu)進試(shi)驗(yan)、快速熱循環(huan)試(shi)驗(yan)、振(zhen)動(dong)步(bu)進試(shi)驗(yan)、溫(wen)(wen)度與振(zhen)動(dong)綜合試(shi)驗(yan)。需要注意的(de)是，快速熱循環(huan)試(shi)驗(yan)和溫(wen)(wen)度與振(zhen)動(dong)綜合試(shi)驗(yan)的(de)條(tiao)件確(que)定(ding)需要低溫(wen)(wen)步(bu)進試(shi)驗(yan)、高溫(wen)(wen)步(bu)進試(shi)驗(yan)和振(zhen)動(dong)試(shi)驗(yan)的(de)相關數據作為邊界條(tiao)件。
2、試驗(yan)方法
2.1低溫步進試驗
電(dian)子產品(pin)(pin)進(jin)行HALT試(shi)驗時，樣(yang)品(pin)(pin)通常(chang)處于通電(dian)狀態(tai)，如(ru)(ru)有需(xu)要可以通過其他設備監控樣(yang)品(pin)(pin)的工作狀態(tai)。一般情況下設定(ding)起始(shi)溫度(du)為20 ℃，每階(jie)段降溫10℃( -30℃以后步(bu)進(jin)步(bu)長改變為5℃)，每個(ge)階(jie)段保持一段時間，通常(chang)為10
min，溫度(du)穩定(ding)后做一次功能測(ce)試(shi)，以此類推直(zhi)(zhi)到(dao)樣(yang)品(pin)(pin)發生功能故障(zhang)，繼(ji)續降低(di)(di)溫度(du)，直(zhi)(zhi)到(dao)產品(pin)(pin)失效(xiao)并不(bu)可恢復，由此來確(que)定(ding)低(di)(di)溫操作極限和(he)破壞(huai)極限，如(ru)(ru)圖1。
2.2高溫步進試驗
試驗(yan)時(shi)樣(yang)品(pin)處于(yu)通電(dian)狀態，設定(ding)起(qi)始(shi)溫(wen)度(du)為(wei)20℃，每階段升溫(wen)10 ℃( 120 ℃以后(hou)步(bu)進步(bu)長改變為(wei)5℃)，每個階段維持10 min，溫(wen)度(du)穩定(ding)后(hou)做一次功(gong)能測試，以此(ci)類(lei)推直到(dao)(dao)樣(yang)品(pin)發生功(gong)能故障(zhang)，繼續增加溫(wen)度(du)，直到(dao)(dao)產品(pin)失效并不可恢復，由(you)此(ci)來確(que)定(ding)高(gao)溫(wen)操(cao)作(zuo)極(ji)限和破壞極(ji)限，如圖2。
2.3快速熱循環試驗(yan)
在(zai)先(xian)前的(de)(de)(de)試驗中可以得到(dao)低溫及高溫的(de)(de)(de)極(ji)(ji)限(xian)數(shu)據值，將這兩個(ge)極(ji)(ji)限(xian)值作為熱循環的(de)(de)(de)上下極(ji)(ji)限(xian)值，并(bing)以1℃/s的(de)(de)(de)溫度變化率(lv)在(zai)此區間內(nei)進行若千個(ge)循環。在(zai)每(mei)個(ge)循環的(de)(de)(de)高溫極(ji)(ji)限(xian)和低溫極(ji)(ji)限(xian)都(dou)要保持一(yi)段時間，通常選擇:10
min，溫度穩定(ding)(ding)觀察測(ce)試產品功能，直到(dao)樣品發生故障，由此來確定(ding)(ding)操作極(ji)(ji)限(xian)和破(po)壞極(ji)(ji)限(xian)，如圖3。
2.4振動步進試驗(yan)
將試(shi)驗(yan)的加速(su)度(du)初始值設定為5g，然后每(mei)階段增加5g，在每(mei)個階段維(wei)持10 min并做功能檢測，直(zhi)到樣品(pin)發(fa)生(sheng)功能故(gu)障，繼續增加加速(su)度(du)值，直(zhi)到產品(pin)不可恢復，以此來確定樣品(pin)的振(zhen)動(dong)(dong)操作(zuo)界限，如(ru)圖4。本(ben)試(shi)驗(yan)對振(zhen)動(dong)(dong)臺架及產品(pin)夾具(ju)的要求較高(gao)，試(shi)驗(yan)中應注意夾具(ju)的狀態。
; 2.5溫度與(yu)振(zhen)動(dong)綜合試(shi)驗(yan)
HALT試(shi)驗將溫(wen)變與振(zhen)動同時(shi)施加于被(bei)測(ce)樣品上，相(xiang)比于傳統的(de)(de)(de)老化(hua)試(shi)驗，老化(hua)的(de)(de)(de)效果更明(ming)顯。溫(wen)度變化(hua)的(de)(de)(de)上下極限(xian)與溫(wen)度變化(hua)的(de)(de)(de)速率(lv)與快速熱循環試(shi)驗相(xiang)同。一般選取(qu)振(zhen)動的(de)(de)(de)初始值為5g，每個循環加速度增加5g。每個階段的(de)(de)(de)高低溫(wen)極限(xian)值保持(chi)10
min，待溫(wen)度穩定后觀(guan)察樣品的(de)(de)(de)功能。如此重(zhong)復進行，直至達(da)到操作極限(xian)及(ji)破換極限(xian)為止，如圖5。
3、結論
HALT試(shi)驗(yan)(yan)不(bu)僅能確定產(chan)品(pin)的(de)(de)極限(xian)應力，而且能夠快速地找出設計(ji)缺陷并改進，大大縮短了試(shi)驗(yan)(yan)時間和研制周(zhou)期，非常適合電子產(chan)品(pin)的(de)(de)研發(fa)。由于HALT試(shi)驗(yan)(yan)不(bu)同于傳統的(de)(de)環境試(shi)驗(yan)(yan)，沒有規(gui)定的(de)(de)試(shi)驗(yan)(yan)標準，因此(ci)它具(ju)有一(yi)定的(de)(de)開放性(xing)，設計(ji)人員可(ke)以根據產(chan)品(pin)的(de)(de)實際情況對試(shi)驗(yan)(yan)條件進行修改，相信HALT試(shi)驗(yan)(yan)在電子產(chan)品(pin)的(de)(de)開發(fa)上會發(fa)揮越來越重要的(de)(de)作用。
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