HALT规范
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目录1 目的 (2)2 适用范围 (2)3 定义 (2)4 测试设备与人员 (3)4.1 HALT 测试设备要求 (4)4.2 测试人员 (4)5 测试流程 (5)5.1 测试流程图 (5)5.2 测试样品 (5)5.3 试验样品要求 (5)5.4 测试步骤 (6)5.4.1 低温步进测试 (6)5.4.2 高温步进测试 (7)5.4.3 快速热循环测试 (7)5.4.4 振动步进测试 (9)5.4.5 综合应力测试 (9)5.5 改进验证试验 (10)5.6 试验报告 (11)6 HALT 试验的参考判定标准 (11)1 目的为规范可靠性试验室进行的各类高加速寿命试验,特制定本规范。
2 适用范围本规范适用于可靠性试验室进行的HALT及其判定。
3 定义3.1 HALT:Highly Accelerated Life Test 高加速寿命测试HALT 测试在研发的早期阶段开始,一般在样品制作及验证阶段3.2 HASS:Highly Accelerated Stress Screening 高加速应力筛选HASS 应用于产品的生产阶段,以确保所有在HALT 中找到的缺陷的改进措施能够得已实施,同时,HASS 还能够确保不会由于生产工艺和元器件的改动而引入新的缺陷。
3.3 工作极限:在定量确定有关应力对可靠性影响的加速试验过程中,施加于产品的工作应力极限。
在可靠性试验过程中,环境应力超过这极限值,产品失效,不能正常工作,当环境应力恢复正常值时,产品又恢复正常,并能正常工作。
破坏极限:产品能在其范围内工作而不出现不可逆转失效的应力极限。
当环境应力超过这极限时,产品破坏,即使恢复到正常工作条件,产品也不再能正常工作。
工作极限与破坏极限,如下图所示:为了描述方便,将HALT 试验中相关极限参数作如下约定,见表13.4 符号定义符号定义Tmin 规格书中规定的最低工作温度Tmax 规格书中规定的最高工作温度Vinmin 最小输入电压Vinnom 额定输入电压Vinmax 最大输入电压Loadmin 最小负载Loadnom 额定负载Td 停留时间,一般取10~15 分钟,保证样品温度稳定Tm 功能监测时间ΔT 温度步进增量,±5~±10℃,推荐为±10℃,当靠近极限温度时,改为±5℃.ΔV 振动步进增量,5~20Grms4 测试设备与人员职责4.1 HALT 测试设备要求为了保证HALT 测试的顺利进行,必须满足如下要求:● HALT试验箱能够产生6自由度的伪随机振动,振动应力在2~5000Hz或者更宽的频率范围应该能够达到45Grms;试验箱的温度变化范围应达到-60℃~+120℃,温度变化率应大于60℃/Min。
● 必须具备相应的工具和传感器,如单轴向或3轴向加速度传感器、热电偶、功率谱密度分析仪、电压计等,在试验过程中监控和记录产品的振动、温度响应和电压输出,记录UOL、LOL点时产品的热分布。
● 加速度传感器的重量应该尽量轻、尽量小,尽可能布置于EUT的中间位置。
● EUT各电压输出负载应为额定值的80%以上的负载。
4.2 测试人员职责4.2.1 试验人员试验人员包括开发工程师﹑验证工程师。
4.2.2 开发工程师职责试验前:参与讨论并确定试验方案;试验中:进行试验,分析与定位故障,确定是否进行设计更改,记录详细试验过程。
试验后:设计优化。
4.2.3 验证工程师职责试验前:拟制并确定HALT 试验方案,准备测试仪器,搭建测试环境;试验中:按HALT 试验流程完成HALT 测试,协助进行故障的定位;试验后:拟制HALT 试验报告。
5 测试流程5.1 测试流程图5.2 测试样品5.3 试验样品要求5.3.1 试验阶段试验要求在样品制作及验证阶段后进行。
5.3.2 样机要求要求是样品制作及验证阶段的产品,试验前进行了基本性能测试,保证样品各项指标都满足规格书的要求。
如果只关心产品的电性能,可以将较大的样品分成单板进行试验,如果为了考核结构设计则需要用整机进行试验。
如果产品在前一项试验中发生损坏, 后一项试验要求尽可能采用前一项试验过程中进行改进后的样品,如果由于时间关系不能实施改进,应采用新的样品进行试验。
对于试验过程中没有发生损坏的样品,后续试验中仍然可以使用。
5.3.3 样品数量2~5 个。
5.4 测试步骤5.4.1 低温步进测试测试前,去掉机壳盖,使用热电偶监测主要发热器件的壳温。
测试从-10℃或样品最低工作温度开始,步进步长为-10℃,温变率ΔT>40℃/min。
温度稳定后每个温度台阶保持10 分钟然后完成功能测试。
每个温度台阶结束后,进行5 次上下电测试,保证每次上下电后功能可以完全恢复。
试验一致持续直到发现被测设备的运行限和破坏限。
如果温度降至达到试验设备极限要求还没有发现操作限,则停止此测试项。
此项测试过程需要记录的内容如下:温度设置值和器件壳温每个步进台阶的测试结果,包括各路电压输出情况每次上下电、最大负载与最小负载切换后EUT功能恢复情况最后的操作限和破坏限失败过程分析、修正措施和结论图1 低温步进应力剖面图5.4.2 高温步进测试测试前,去掉机壳,如果有过温保护功能的电源,要去掉过温保护功能,使用热电偶检测主要器件的壳温。
从50℃或样品最高工作温度开始,步进步长为10℃,温变率ΔT>40℃/min。
温度稳定后每个温度台阶保持10 分钟然后完成功能测试。
每个温度台阶结束后,进行5 次上下电测试,保证每次上下电后功能可以完全恢复。
试验一直持续直到发现被测设备的运行限和破坏限。
此项测试过程需要记录的内容如下:温度设置值和器件壳温每个步进台阶的测试结果,包括各路电压输出情况每次上下电后、最大负载与最小负载切换后EUT功能恢复情况最后的操作限和破坏限失败过程分析、修正措施和结论图2 高温步进应力测试图5.4.3 快速热循环测试以低温步进测试与高温步进测试破坏极限点的温度缩小10~20 度或80%温度操作限作为快速热循环测试的环境温度的上下限,温度的上升速率与下降速率尽可能快,比如45℃/分钟的温度变化率。
每个阶段维持10 分钟,让产品工作达到稳定状态后进行一次电性能测试,温度循环至少5 次,确保试验后电源性能都正常,没有发现损坏。
测试前,去掉机壳,如果有过温保护功能的电源,要去掉过温保护功能。
快速热循环的高/低温极点选择高/低温步进应力测试中得到的破坏极限点的温度缩小10~20 度作为快速热循环测试的环境温度的上下限,温度的上升速率与下降速率尽可能快,循环5 次,温度变化率>40℃/min。
温度稳定后每个温度台阶保持10 分钟测试。
在快速热循环过程中,必须对EUT 规格最高输入电压和最低输入电压进行裕度测试,以鉴定输入高低操作限的设计裕度。
每个温度台阶结束后,进行1 次上下电测试,保证每次上下电后功能可以完全恢复。
下表说明了不同的交流输入电压施加的顺序。
每个循环的测试结果,各路电压输出每次上下电、最大负载与最小负载切换后功能恢复情况失败过程分析、修正措施和结论图3 快速热循环测试图5.4.4 振动步进测试振动步进应力测试在环境温度25℃下进行。
测试前,要求固定EUT 在振动台上,确保振动台与EUT 在一起振动,使用加速度传感器监测产品的振动响应。
起始振动为5Grms,振动频率带宽在2Hz –5KHz 范围内,步进步长为5Grms。
每个振动台阶保持10 分钟并监控各路电压输出。
每个振动台阶结束后,进行5 次上下电测试,保证每次上下电后功能可以完全恢复。
试验一直持续直到发现被测设备的操作限和破坏限。
此项测试过程需要记录的内容如下:每个步进台阶的测试结果,包括各路电压输出情况每次上下电、最大负载与最小负载切换后EUT功能恢复情况最后的操作限和破坏限失败过程分析、修正措施和结论图4 振动步进应力试验剖面图5.4.5 综合应力测试测试前,去掉机壳。
测试时,高/低温极点选择高/低温步进应力测试中得到的操作限的80%,振动应力为振动步进测试中得到的运行限的50%,测试进行5 个高低温循环。
温度稳定后每个温度极点停留时间为10 分钟。
每个温度台阶结束后,进行5 次上下电测试,保证每次上下电后功能可以完全恢复,测试温度变化率>40℃/min,最后一个周期振动应力减少为5Grms。
此项测试过程需要记录的内容如下:每个样品每个循环的测试结果每个样品每次上下电、最大负载与最小负载切换后功能恢复情况失败过程分析、修正措施和结论图5 综合应力试验剖面图5.5 改进验证试验在每个试验项目结束后,如果样品发生失效,需要查找原因进行改进,并重新施加相同量级的应力进行试验,保证不发生同样的失效,同时也不要有新的失效模式产生,其目的是验证改进的有效性和改进没有引入新的薄弱环节。
然后在此基础上继续试验,直到满足结束条件或客户要求为止。
注:可根据实际情况确定是否进行。
5.6 试验报告根据试验记录表,记录样品的极限信息,并对试验过程中发现的薄弱环节以及进行的改进活动进行记录,完成试验报告。
6 HALT 试验的参考判定标准与试验数据6.1 参考判定标准根据业界电源HALT 试验的标准确定各个产品需要满足的要求, 作为HALT 试验的判定参考标准.要求产品的极限尽量满足如下要求,否则建议更改设计.。