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環(huán)境應(yīng)篩選（ESS）業(yè)內(nèi)通常分為常規(guī)應(yīng)力篩選、定量應(yīng)力篩選和HALT（高加速壽命試驗）、HASS（高加速應(yīng)力篩選）和POS適用臨界條件篩選。本文主要涉及高加速壽命試驗（HALT），并側(cè)重于試驗方法。

國內(nèi)應(yīng)力篩選的主要標準是GB1032-1990，該標準頒布將近30年，得到了廣泛的應(yīng)用，至今尚未更新。國內(nèi)定量應(yīng)力篩選主要標準是GJB/Z 34-1993。而目前關(guān)于高加速應(yīng)力壽命的試驗，目前沒有找到相關(guān)的國家標準。

HALT的歷史

HALT概念是由G. K. Hobbs 、K. A. Gray、L. W. Condra等人提出，主要針對產(chǎn)品設(shè)計研發(fā)階段。其中G. K. Hobbs（1939-2010 中文譯稱：葛瑞格•K.霍布斯；英文全名：Gregg K. Hobbs ）博士的貢獻最為令人矚目。

1988年美國G•K•Hobbs博士提出高加速壽命試驗（HALT）和高加速應(yīng)力篩選（HASS）兩種可靠性試驗方法。目前在美國、日本、西歐等國家和地區(qū)得到了很多的應(yīng)用，比如在通訊、電子、汽車、航空，航天等工業(yè)部門，均取得了顯著的效果。目前國內(nèi)一些企業(yè)行業(yè)也得到了很多應(yīng)用，比如華為、中興等。很多第三方試驗室都具備開展HALT的設(shè)備和能力。

HALT相關(guān)概念

高加速壽命測試(highly accelerated life testing ，HALT)通常講它是一種研發(fā)工具，而不是一種試驗，不是現(xiàn)場環(huán)境的模擬與再現(xiàn)，他不能給出通過或不通過，合格與否的結(jié)論，它主要應(yīng)用在產(chǎn)品設(shè)計和試制階段，針對產(chǎn)品電路板、級件、子系統(tǒng)、系統(tǒng)等不同層級，利用極端的階梯步進各環(huán)境應(yīng)力及綜合應(yīng)力加于試樣，在早期發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品缺陷、操作設(shè)計邊際及結(jié)構(gòu)強度極限的方法。試樣通過HALT所暴露的缺陷，涉及設(shè)計、材料、結(jié)構(gòu)、工藝等諸方面。通過HALT試驗，可以實現(xiàn)快速發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品的潛在缺陷，并加以改進和驗證，從而增加產(chǎn)品的極限值，提高其堅固性及可靠性。施加于試樣的應(yīng)力，包括高溫、低溫、快速溫度變化、振動、快速溫度變化加振動的綜合應(yīng)力，及電力開關(guān)循環(huán)、電壓邊際及頻率邊際測試等。

據(jù)講HALT能將原來需6個月甚或1年時間的新產(chǎn)品可靠性試驗周期縮短至一周左右，且在這一周中所發(fā)現(xiàn)的產(chǎn)品問題幾乎與客戶應(yīng)用后所發(fā)現(xiàn)的問題一致，故HALT的試驗方式已成為新產(chǎn)品上市前所必需通過的驗證。

HALT以持續(xù)的測試、失效、分析、改進及再次測試驗證構(gòu)成了整個程序，構(gòu)成一個閉環(huán)過程，如圖所示。每項測試計劃，需要重復(fù)進行幾次，除非一次性能經(jīng)受加速應(yīng)力試驗。其關(guān)鍵在于分析失效的根本原因。

試驗的主要功能如下：

(1) 利用高環(huán)境應(yīng)力將產(chǎn)品設(shè)計缺陷激發(fā)出來，并加以改善；

(2) 了解產(chǎn)品的設(shè)計能力及失效模式；

(3) 作為高應(yīng)力篩選及制定品質(zhì)核查規(guī)格的參考；

(4) 快速找出產(chǎn)品制造過程的瑕疵；

(5) 增加產(chǎn)品的可靠性，減少維修成本；

(6) 建立產(chǎn)品設(shè)計能力數(shù)據(jù)庫，為研發(fā)提供依據(jù)并縮短設(shè)計制造周期。

HALT的方法與步驟

1、低溫步進

2、高溫步進

3、快速溫變

4、振動步進

5、綜合應(yīng)力（振動+快速溫度變化）

一、低溫步進

先開展低溫步進再進行高溫步進。起始溫度為20℃或30℃（環(huán)境溫度），每階段降溫10℃（后段接近預(yù)估極限時降為5℃步長），階段溫度穩(wěn)定后維持至少10min，然后在階段穩(wěn)定溫度下執(zhí)行功能測試（以功能測試一個循環(huán)的時間為每個步進的最低保持時間，但不得低于10分鐘。），如一切正常則將溫度再降10℃，并待溫度穩(wěn)定后維持10min再執(zhí)行功能測試，依此類推直至發(fā)生功能故障，以判斷是否達到低溫操作極限(LOL)或破壞極限(LDL)，或者試驗應(yīng)力等級已經(jīng)達到HALT設(shè)備的能力極限，才可停止試驗。當故障或失效產(chǎn)生時，降低應(yīng)力水平（5°C或10°C）。對產(chǎn)品功能進行測試來判斷功能是否恢復(fù)且滿足產(chǎn)品規(guī)格。

LowerOperating Limit：低操作極限　試樣失效點，環(huán)境應(yīng)力消失后，即可恢復(fù)功能。

Lower Destruct Limit：低破壞極限　試樣失效點，環(huán)境應(yīng)力消失后，仍無法恢復(fù)功能。

破壞極限：一個或多個產(chǎn)品的工作狀態(tài)不再滿足技術(shù)條件要求，且應(yīng)力降低后，產(chǎn)品也不能恢復(fù)正常工作的那個應(yīng)力強度值(硬故障)。

破壞極限包括：破壞極限上限值(upper destruct limit， UDL)和破壞極限下限值(lower destruct limit， LDL)。對于振動試驗只有上限。

低溫步進

二、高溫步進

在完成低溫應(yīng)力試驗后，可依相同程序執(zhí)行高溫應(yīng)力試驗，起始溫度為20℃(同上)，每階段升溫10℃，階段溫度穩(wěn)定后維持10min，然后在階段穩(wěn)定溫度下執(zhí)行功能測試，如一切正常則將溫度再升10℃，并待溫度穩(wěn)定后維持10min再執(zhí)行功能測試，依此類推直至發(fā)生功能故障，以判斷是否達到高溫操作極限(UOL)或破壞極限(UDL)。

UpperOperating Limit：高操作極限 測件失效點，環(huán)境應(yīng)力消失后，即可恢復(fù)功能。

UpperDestruct Limit：高破壞極限 測件失效點，環(huán)境應(yīng)力消失后，仍無法恢復(fù)功能。

高溫步進

三、快速溫度變化循環(huán)

將先前在低溫步進和高溫步進測試中所得到的低溫及高溫操作極限溫度值的80%作為此處的高低極限溫度，并以60℃/min的溫變速率（有的說法是取設(shè)備的極限值）在此區(qū)間內(nèi)進行至少5個循環(huán)的高低溫度變化。在每個循環(huán)的最高溫度及最低溫度都要停留10min，并使溫度穩(wěn)定后再執(zhí)行功能測試。檢查待測物是否發(fā)生可恢復(fù)性故障，尋找其可操作界限。在此試驗中不需尋找破壞界限。

如果試樣無法在HALT設(shè)備最大溫度速率下正常工作，從10℃/min開始進行試驗，步進累加10℃直到找到其快速溫度變化的極限。盡可能在試驗過程中施加額外的產(chǎn)品應(yīng)力。

快速溫度變化循環(huán)

四、振動步進

振動步進Grms值從2~5g開始,推薦5g，且每階段增加5g，并在每個階段維持10min后，在振動持續(xù)的條件下執(zhí)行功能測試，以判斷其是否達到振動操作極限(UOL)或破壞極限(UDL)。

UpperOperating Limit：高操作極限 測件失效點，環(huán)境應(yīng)力消失后，即可恢復(fù)功能。

UpperDestruct Limit：高破壞極限 測件失效點，環(huán)境應(yīng)力消失后，仍無法恢復(fù)功能。

振動步進

五、綜合應(yīng)力

快速溫度變化循環(huán)及隨機振動測試同時進行，至少5個循環(huán)。使用先前的快速溫變循環(huán)條件及溫變速率，初始振動量級是振動步進實驗中的破壞極限的1/5，此后每個循環(huán)中振動量級步進，步長為初始振動量級。例如:振動步進試驗中，產(chǎn)品的破壞極限為35Grms，那么，綜合試驗的初始振動量級為7Grms，在每個試驗循環(huán)后，振動量級增加7Grms，所以，5個循環(huán)實驗中的振動量級分別為7Grms、14Grms，21Grms，28Grms和35Grms。如果在振動步進實驗中沒有找到破壞極限（即最大振動量級大于HALT設(shè)備的能力極限），則以HALT設(shè)備的最大振動量級的1/5開始并步進。(注：試驗中也可以適當采用更小的最初振動量級和遞增量級。)使每個循環(huán)的最高及最低溫度持續(xù)10min，待溫度穩(wěn)定后執(zhí)行功能測試。如此重復(fù)進行直至達到可操作界限及破壞界限為止。

綜合應(yīng)力