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一、HALT/HASS試驗技術在世界范圍中的應用

HALT/HASS試驗技術能高度壓縮試驗時間，使產品的潛在缺陷在設計和制造階段得以暴露，為能根治設計和制造薄弱環(huán)節(jié)提供確切的改進信息，大大減少產品研制的費用和周期，縮短產品上市時間，使得上市的第一件產品就具有“成熟的可靠性”，并大大降低產品維修和使用的總費用，為制造商贏得良好的信譽。因此，從20世紀80年代末到90年初開始，國外特別是美國在各工業(yè)部門開始推廣應用HALT/HASS試驗技術，到目前已廣泛地應用于通訊、電子、電腦、醫(yī)療、能源、交通、航空、航天和軍事等領域，呈現(xiàn)出蓬勃發(fā)展的趨勢，取得了巨大的成功。

首先，國外大多數為機械、電子工業(yè)提供設計、制造和試驗服務的公司，已經把HALT/HASS作為一項很重要的服務內容。比如美國為航空航天、軍事工業(yè)和一般民用工業(yè)提供試驗服務的Garwood Laboratories公司，它所提供的一項重要服務就是產品的可靠性試驗，其主要內容是HALT/HASS/ESS。它所服務的客戶在軍事工業(yè)方面包括雷神飛機公司、波音公司、Northrop Grumman 公司、Meggitt Safety Systems公司等，交通方面包括TRW、GMATV、Breed等公司，航天方面包括AECABLE、Tecstar、JPL等公司，醫(yī)療方面包括Baxter、Allergan、Alpha Therapeutic等公司，其他方面的客戶還有SONY、TEAQC、AAI、OEA Aerospace等著名公司；再如美國的一大主要電子加工服務供應商MCMS公司，它專門為復雜印制電路板集成系統(tǒng)、存儲模塊及系統(tǒng)提供設計、工藝設計、質量保證、試驗工程等項服務，其中ESS、HTOL（High Temperature Operating Life）、HALT、HASS都是試驗工程中重要的試驗內容。另外還有美國的Wyle Laboratories公司、美國的Telephonic公司和在歐洲最具實力的跨國性集團認證公司，即德國的TUV Provide Service公司等都將HALT/HASS作為一種重要的可靠性保障服務提供給種個工業(yè)部門的客戶。

其次，國外機械、通訊、交通運輸、航空航天、國防等行業(yè)的設備，特別是電子產品的供應商們，已經高度認識到HALT/HASS在其產品質量和可靠性保障方面的重要性，把HALT/HASS作為改進和優(yōu)化產品、加快新產品研制步伐、提高產品質量、贏得用戶和市場的重要技術手段。比如以擅長制造高可靠性的嵌入式系統(tǒng)計算機和外圍設備而著名的美國AMPRO公司，它現(xiàn)在所開發(fā)和生產的新產品如核心模塊CoreModule/4GE和Little Board/486e CPU等產品都是要經過HALT嚴格的試驗來保障質量的；再如在數據獲取與轉換元器件、DC/DC轉換器、數字面板伏特計、計算機模擬I/O板產品中占據世界主導地位的DATEL跨國電子制造公司，他們在產品設計和早期加工階段，反復采用HALT技術，查找產品在電子和機械方面的潛在缺陷，使產品在盡可能短的時間內成為成熟和可靠的產品。另外象世界著名的Compag公司、Motorala公司、美國的MSL公司、美國的TNAC公司、美國的Parker Hannifin公司、美國的VICOR公司，以及有名的福特汽車和惠普公司都是使用HALT/HASS獲得產品的高可靠性和實現(xiàn)產品快速更新?lián)Q代的。在航空、航天方面HALT/HASS試驗技術近幾年來應用越來越多，發(fā)展也快，波音公司已于1994年在波音-777飛機上成功采用強化試驗方法，接著在波音-737上也得到應用。

國外關于可靠性強化試驗的學術活動也非常活躍，由各商家主辦的HALT/HASS學術會議也很多，有些學院把HALT/HASS試驗作為可靠性教學中一項重要內容。另外許多發(fā)達國家對加速試驗技術的研究方興未艾，美國Entela公司研究了一種新的可靠性加速試驗技術——失效模式驗證試驗FMVT（Failure Mode Verification Testing），并獲得專利，這項技術在某些方面還優(yōu)于高加速壽命試驗（HALT）。

總之，在國外一些工業(yè)發(fā)達的國家物別是美國，HALT/HASS試驗技術由于它本身的魅力和激烈的市場競爭，已經被商家廣泛的接受，并得到普遍的應用。

HALT/HASS/HASA應用領域和產品

二、HALT和HASS的不同之處

高加速壽命試驗（HALT，HighlyAccelerated Life Test）和高加速應力篩選（HASS，Highly Accelerated Stress Screen），前者是針對設計的，后者是針對生產過程的。

HALT/HASS如何融入產品設計、研制和生產過程

HALT/HASS作為一種激發(fā)試驗方法，其理論依據是故障物理學。它把故障或失效當作研究的主要對象，通過激發(fā)、研究和根治產品缺陷達到提高可靠性的目的。激發(fā)試驗與環(huán)境模擬試驗思路不同，它不是模擬真實環(huán)境，而是對試件施加比產品實際使用條件殘酷的多的環(huán)境和工作應力，快速激發(fā)并排除產品潛在的缺陷來到提高產品可靠性和縮短高質量產品研制周期的目的。激發(fā)試驗可實現(xiàn)在不足原來1/5~1/10的試驗費用的情況下，獲得的可靠性水平是傳統(tǒng)試驗的數百倍。

HALT采用對樣品系統(tǒng)地施加步進應力的方法，讓樣品承受逐步增加的環(huán)境應力（振動、溫度和濕度等）、附加應力（電源周期通斷、電壓拉偏和頻率拉偏等）和工作應力來快速激發(fā)產品的設計缺陷，暴露設計薄弱環(huán)節(jié)，確定產品的工作極限和破壞極限，從而在短期內為產品改進設計提供信息。在應力步進施加過程中各量級應力可以大大走出技術規(guī)范極限。

HASS是專為清除生產過程中引入產品的缺陷而設計的最快最有效的篩選過程，要求100%的產品參加篩選。HASS一般不采用應力步進的施加方法，而選用比未來使用過程中高的多的恒定的環(huán)境應力和電應力，在很短的時間內激發(fā)出產品在外場可能出現(xiàn)的各種早期失效形式，從而大幅度縮短篩選時間。

HALT用以暴露與產品設計有關的早期失效故障，同時也用于提高產品在有效壽命期內抗隨機故障的壯實度；HASS應用于產品制造階段，幫助減少產品與制造工藝有關的早期失效率。產品的HALT試驗總是先于HASS試驗進行，因為HASS試驗剖面圖參數要根據HALT的試驗結果來確定。

產品的各種應力極限示意圖

三、HASS篩選試驗適用對象

HASS雖然能夠將有缺陷和無缺陷的產品區(qū)分開來，以保證不讓有制造缺陷的產品注入市場或投入使用。但不是所有的產品都能通過HASS篩選過程受益的，畢竟HASS篩選過程的實現(xiàn)和完成是非常昂貴的，并且經過嚴格設計、制造和HALT試驗的產品其可靠性可能已經滿足或走出其最終用戶的要求，所以實際生產過程中，應該通過正確的設計和生產盡量減少HASS試驗。一般在下列情況下可以考慮利用HASS對產品進行篩選：

1．   通過HALT試驗發(fā)現(xiàn)產品的實際裕度比要求的要低，但在產品出廠前又不能解決這個問題。

2．   在HALT試驗中發(fā)現(xiàn)產品存在制造缺陷，并且很顯然通過環(huán)境應力篩選能夠提高產品外賣可靠性。

3．   復雜程度比較高的產品要求進行環(huán)境應力篩選以滿足可靠性的要求。

4．   如果要求通過篩選獲得有關產品余度的統(tǒng)計信息，就需要大量的產品進行試驗才能得到有意義的統(tǒng)計結果。

5．   要求設計一個鑒定篩選跟蹤產品質量和可靠性。

6．   一個產品可能有許多不同的組件或部件供應商，當供應商變化時需要通過篩選來衡量所提供的元器件或組件的性能。

7．   對于沒有歷史數據的新產品，又沒有相近產品作為參考來預計該產品的可靠性。

產品本身就是一個低可靠性的產品。

四、HASS試驗剖面圖的建立

HASS的基本依據是故障物理學，在HASS中所施加的應力類型不一定是產品使用時受到的應力，以能激發(fā)出制造缺陷為目的，一般選用的應力有振動應力、熱應力和電應力等。試驗剖面圖的建立就是要選擇合適的應力類型、應力量級和綜合方式，以得到最佳的篩選效果。

HASS試驗剖面圖中選擇有關參數的一般方法：

HASS試驗剖面的選擇主要依據HALT的試驗結果以及產品性能測試所需要時間、產品試驗過程中所施加的特殊應力和產品產量等等。一般的HASS試驗剖面圖是由數個在兩個極限溫度之間的振動和溫度等環(huán)境應力綜合作用的循環(huán)周期構成的。剖面參數包括：上下極限溫度、端點溫度滯留時間、溫變率、振動量級、振動應力施加時刻、振動時間長短等。這些參數值的選擇一般參照下面方法：

溫度循環(huán)：端點溫度一般取工作極限溫度范圍的80%；端點溫度滯留時間一般取決于試件溫度達到平衡所需要的時間和測試試件工作狀態(tài)所需要的時間。

隨機振動：振動量級一般取破壞極限的50%，如果超過了工作極限，則取工作極限的80%。

在許多情況下，試驗剖面圖由缺陷激發(fā)周期和缺陷檢測周期共同構成，激發(fā)周期的上下極限值一般在產品的工作極限和破壞極限之間，一般推薦取破壞極限和工作極限的平均值，缺陷檢測周期的上下極限值取在產品的工作極限范圍之內。

建立HASS試驗剖面圖的一般方法

根據HASS試驗剖面有關參數的選擇方法和篩選效果的驗證方式，在實際中用來開發(fā)HASS試驗剖面的優(yōu)化篩選過程常用的方法有以下四種：

方法1：采用預先植入缺陷的樣本制定和優(yōu)化HASS篩選方案

方法2：采用小的樣本數制定和優(yōu)化HASS篩選方案

方法3：采用大的樣本數制定和優(yōu)化HASS篩選方案

方法4：只對產品有限樣本進行篩選的HASS篩選方案的制定和優(yōu)化

方法1和方法2一般適用于能用于HASS篩選程序開發(fā)的試件數很少（一到兩件）但篩選過程又必須優(yōu)化的情況，它們的不同之處在于：方法1中采用了直接從生產線上獲得或有意地植入了一些具有代表性的制造缺陷的樣本。而在方法2中沒有使用植入缺陷的樣本（常常是因為這樣的樣本不能獲得），而是對產品所施加的各種應力值不斷增加直到有失效情況發(fā)生。方法3用在篩選過程必須得到優(yōu)化，并且有足夠多的樣本來優(yōu)化這個篩選過程。方法4用來開發(fā)不對產品進行100%的篩選、只對有限樣本進行篩選的HASS程序。

和HALT試驗層次性要求一樣，要有效實施HASS篩選過程，徹底清除產品的早期故障，應該在能夠產生加工缺陷的元器件、模塊級、單元級和系統(tǒng)級按照從低到高的層次進行HASS篩選，才能保證整個產品的可靠性。