《HALT现场培训教材》

1、编辑ppt深圳市远东腾辉科技有限公司深圳市远东腾辉科技有限公司什么是HALT ？HALT是一种采用步进方式施加应力的工序，在产品设计阶段可以完成： 确定产品的操作极限 暴露产品的设计缺陷 鉴别低品质的元器件 HALT(Highly Accelerated Life Test)深圳市远东腾辉科技有限公司深圳市远东腾辉科技有限公司 HALT是一种发现缺陷的工序 HALT不是一种合格/不合格的测试 HALT是由一系列的试验组成的 HALT有多种运行方式 HALT可以扩大产品的操作极限和破坏极限 HALT (Highly Accelerated Life Test)深圳市远东腾辉科技有限公司深圳市远东

2、腾辉科技有限公司HALT的目的 快速发现产品的裕度 快速找出产品的失效模式和产品的薄弱环节 评估和改善产品的设计 深圳市远东腾辉科技有限公司深圳市远东腾辉科技有限公司HALT BenefitsHALT的利益是什么？的利益是什么？ 利用HALT，制造商可以在最短的时间内以最低的成本生 产出“国际质量水准”的产品。 改善产品的操作极限、破坏极限和出厂后的产品的可靠性。 以最快的速度和最低的成本将设计问题和元器件问题在样 机阶段充分暴露并得以纠正。 获得HASS的试验参数值供产品批量生产时使用。深圳市远东腾辉科技有限公司深圳市远东腾辉科技有限公司Benefits of HALT Histogram

3、操作极限越高则产品对生产工操作极限越高则产品对生产工艺的离散性的要求就越低。艺的离散性的要求就越低。-60-50-40-30-20-100102030405060708090100110120130OLLDLUDLTemp C设计设计样机样机1样机样机2批试生产批试生产深圳市远东腾辉科技有限公司深圳市远东腾辉科技有限公司HALT Vibration HistogramO.L.D.L.2520151050设计设计样机样机1样机样机 2批试生产批试生产3035404550深圳市远东腾辉科技有限公司深圳市远东腾辉科技有限公司Stress低操作限低操作限高操作限高操作限高破坏限高破坏限低破坏限低破坏限

4、产品规格产品规格深圳市远东腾辉科技有限公司深圳市远东腾辉科技有限公司StressMarginOperatingDestruct MarginMarginOperatingDestruct Margin低破坏限低破坏限低操作限低操作限高操作限高操作限高破坏限高破坏限产品规格产品规格深圳市远东腾辉科技有限公司深圳市远东腾辉科技有限公司 HALT试验是否可能预测产品的MTBF？ 不可以。我们没法知道加速因子，试验时间又很短等 但是该试验旨在提高MTBF值。 为什么要把产品放在一种在使用中不可能遇到的 应力条件下进行试验？ HALT试验为的是发现将来使用中会出现的失效故障。 通过提升产品的操作极限从而

5、提高产品的可靠性。 HALT试验中的两个最常见的问题试验中的两个最常见的问题深圳市远东腾辉科技有限公司深圳市远东腾辉科技有限公司 决定可用的样品数决定可用的样品数 建议建议3 - 6 个个 完整的备份组件完整的备份组件 决定附加应力决定附加应力 开关机测试开关机测试 输入电压变化测试输入电压变化测试 负载变化测试负载变化测试 频率变化测试频率变化测试 HALT试验的准备工作试验的准备工作 深圳市远东腾辉科技有限公司深圳市远东腾辉科技有限公司HALT试验的准备工作试验的准备工作 确定合适的热电偶放置点和电压监测点 制作一副适合被试产品的试验夹具。 将被试产品分解成子部件进行试验。 决定 HALT

6、 测试时, 所要执行的功能测试. . 建立测试计划 深圳市远东腾辉科技有限公司深圳市远东腾辉科技有限公司低温测试（Cold Test）高温试验（Hot Test）温度冲击（Thermal Shock）振动（Vibration）温度和振动的组合（Combined temperature and vibration） HALT中要进行的试验项目中要进行的试验项目 深圳市远东腾辉科技有限公司深圳市远东腾辉科技有限公司HALT试验中温度的应力步长试验中温度的应力步长 低温应力步长10 /步高温应力步长10 /步 1. 增加电源开关、电压拉偏等手段，以发现更多的失效，电压拉偏的试验要超出技术指标以暴露设

7、计问题。 深圳市远东腾辉科技有限公司深圳市远东腾辉科技有限公司HALT Temperature Step StressesFigure 1Thermal step stress test accompanied by product power cycling.深圳市远东腾辉科技有限公司深圳市远东腾辉科技有限公司低温应力：低温应力：+ 20C 开始开始, 10C 为步长为步长. 持持续到发现操作极续到发现操作极限与破坏极限限与破坏极限. 施加产品指定应力施加产品指定应力 功能测试与量测 (如果电路中有温度保护装置如果电路中有温度保护装置, 先确认其操作正常先确认其操作正常, 然后直至使其失然后

8、直至使其失效效, 找出产品真正的操作与破坏极限找出产品真正的操作与破坏极限.) 低温应力低温应力深圳市远东腾辉科技有限公司深圳市远东腾辉科技有限公司低温应力故障模式：低温应力故障模式： 。 深圳市远东腾辉科技有限公司深圳市远东腾辉科技有限公司高温应力高温应力高温应力高温应力：+30C 开始开始, 10 C 为步长为步长, 持持续到发现操作极续到发现操作极限与破坏极限限与破坏极限. 施加产品指定应力施加产品指定应力 功能测试与量测 (如果电路中有温度保护装置如果电路中有温度保护装置, 先确认其操作正常先确认其操作正常,然然后直至使其失效后直至使其失效, 找出产品真正的操作与破坏极限找出产品真正的

9、操作与破坏极限.) oC深圳市远东腾辉科技有限公司深圳市远东腾辉科技有限公司高温应力故障模式：高温应力故障模式： 。 深圳市远东腾辉科技有限公司深圳市远东腾辉科技有限公司HALT热冲击试验热冲击试验 HALT热冲击试验实例：热冲击试验实例：五个热冲击循环，温度变化速率50/min（或更大）1. 注重产品的澎胀系数试验深圳市远东腾辉科技有限公司深圳市远东腾辉科技有限公司HALT Sample Thermal Shock ProfileFigure 2 Thermal Shock TestOperating limits+85 and -45020406080100120-40-200204060

10、80Time (m inute s)Temperature vs. TimeSetpo int深圳市远东腾辉科技有限公司深圳市远东腾辉科技有限公司快速温变快速温变温度变化尽温度变化尽可能以箱子可能以箱子所能达到的所能达到的最大温变率最大温变率执行执行. 以温度阶应以温度阶应力所达到的力所达到的操作界限减操作界限减少少 5C 为为温度变化的温度变化的上下限上下限. 一般执行一般执行5 个周期个周期 施加产品指定应力施加产品指定应力 功能测试与量测 oC深圳市远东腾辉科技有限公司深圳市远东腾辉科技有限公司快速温变应力故障模式：快速温变应力故障模式： 。 深圳市远东腾辉科技有限公司深圳市远东腾辉科技

11、有限公司电子元器件的潜在故障一般在20Hz3KHz的振动频率范围内即可暴露。潜在故障是指产品中的缺陷，目前存在但不会马上显现出来 。如：虚焊点如：虚焊点 HALT振动试验振动试验 深圳市远东腾辉科技有限公司深圳市远东腾辉科技有限公司HALT (Highly Accelerated Life Test)HALT试验中振动步长的选取 通常振动能量从5 gRMS开始，步长为25 gRMS的增量来增加。振动时间最少10分钟，可根据诊断测试所需的时间而延长。 一旦一个诊断测试完成，振动测试就可以进入下一步。深圳市远东腾辉科技有限公司深圳市远东腾辉科技有限公司HALT (Highly Accelerate

12、d Life Test)Figure 3 Vibration Step Stress Test.05101520253035404550010203040Time (minutes)Vibration vs. TimeSetpoint深圳市远东腾辉科技有限公司深圳市远东腾辉科技有限公司振动应力故障模式：振动应力故障模式： 。 。 。 。 。 。 。 深圳市远东腾辉科技有限公司深圳市远东腾辉科技有限公司振动应力故障模式（续）：振动应力故障模式（续）： 。 。深圳市远东腾辉科技有限公司深圳市远东腾辉科技有限公司HALT (Highly Accelerated Life Test)HALT的温度振动

13、综合应力试验的温度振动综合应力试验以50C/min的变化速率（或更大）执行温度循环。振动应力步长重复5个循环，以操作极限的20%为增量来增加。 驻留时间15分钟。深圳市远东腾辉科技有限公司深圳市远东腾辉科技有限公司HALT (Highly Accelerated Life Test)Figure 4 Combined Thermal Shock and Vibration Step Stress Test.01 02 03 04 05 06 0- 4 0- 2 002 04 06 08 0T i me ( mi n u t e s )Temperature (C) & Vibration (g

14、RMS)T e mp e r a t u r e a n d V i b r a t i o n v s . T i meT e mp e r a t u r e S e t p o i n tVi b r a t i o n S e t p o i n t深圳市远东腾辉科技有限公司深圳市远东腾辉科技有限公司复合环境应力故障模式：复合环境应力故障模式： 。 。深圳市远东腾辉科技有限公司深圳市远东腾辉科技有限公司当HALT试验达到“基本的技术极限”时试验停止。 多个失效在短期内连续出现，而解决这些 问题需要通过更改设计时，我们说已经达到材料或技术的最大值。 系统中/被试产品上的薄弱部件（如硬盘）

15、。 HALT的限制的限制 深圳市远东腾辉科技有限公司深圳市远东腾辉科技有限公司HALT (Highly Accelerated Life Test)许多公司的产品在4090 的范围内不会出现问题。如果在此温度范围内出现失效，一般认为是必须要解决；当温度超过90时，某些产品的结构或产品中的塑料件开始可能出现永久性的变形。 深圳市远东腾辉科技有限公司深圳市远东腾辉科技有限公司低温调试技术低温调试技术 处理因低温而引起的失效：用一台DC电源连接到一个电阻器两端，再将此电阻器放置到可疑的部件上。提高流过电阻的电流给元件加热，以提高可疑部件的温度。可以对多个部件进行试验，直到失效故障消失。深圳市远东腾辉

16、科技有限公司深圳市远东腾辉科技有限公司Resistor to Isolate Component Failure深圳市远东腾辉科技有限公司深圳市远东腾辉科技有限公司高温调试技术高温调试技术 处理因高温而引起的失效：通过塑料管给高温器件加冷气。增加冷气来冷却可疑部件，可以对多个部件进行试验直到失效故障消失。 深圳市远东腾辉科技有限公司深圳市远东腾辉科技有限公司Cold Spray to Isolate Component Failure深圳市远东腾辉科技有限公司深圳市远东腾辉科技有限公司HALT中为什么要做热冲击中为什么要做热冲击 ?快速热循环可以引起： 产品中使用的各种材料会以不同的比率膨胀或

17、收缩 产生应力 设计中的薄弱点被暴露出来 每一步的驻留时间取决于 其时间足以完成产品的全部诊断测试其时间足以使产品达到设置的温度值 深圳市远东腾辉科技有限公司深圳市远东腾辉科技有限公司振动传递性振动传递性 从台面到夹具再到产品上的能量传递是否合适？ 在产品上放置加速度表测量加速度可以验证你的夹具是否合适， 如果振动能量传递效率低于50%则说明夹具不合适。 一副好的夹具需要通过多次试验才能确保传递效率。 深圳市远东腾辉科技有限公司深圳市远东腾辉科技有限公司Vibration Fixture on ChassisAluminum U-Channel withthreaded rod深圳市远东腾辉科

18、技有限公司深圳市远东腾辉科技有限公司Accelerometer Measurements深圳市远东腾辉科技有限公司深圳市远东腾辉科技有限公司Poor Fixture for Radio深圳市远东腾辉科技有限公司深圳市远东腾辉科技有限公司Good Fixture for Radio深圳市远东腾辉科技有限公司深圳市远东腾辉科技有限公司Custom Fixture for Pole Mounted Radio深圳市远东腾辉科技有限公司深圳市远东腾辉科技有限公司Poor Fixture for P.C.B.s深圳市远东腾辉科技有限公司深圳市远东腾辉科技有限公司Good Fixture for P.C.

19、B.s深圳市远东腾辉科技有限公司深圳市远东腾辉科技有限公司HALT Fixture for Cell Phone深圳市远东腾辉科技有限公司深圳市远东腾辉科技有限公司Vibration Transmissibility in Larger Products深圳市远东腾辉科技有限公司深圳市远东腾辉科技有限公司振动调试技术振动调试技术 振动振动 环氧树酯，粘合剂等。 扎线带 深圳市远东腾辉科技有限公司深圳市远东腾辉科技有限公司对子部件进行试验对子部件进行试验 对完整的产品进行试验对完整的产品进行试验 当你将整机拆成子部件时，产品的共振点将改变。 公差问题。 评估连接器及连线的质量。 对子部件进行试验

20、对子部件进行试验 硬盘驱动器可以取出或放在试验箱外用电缆连接。 深圳市远东腾辉科技有限公司深圳市远东腾辉科技有限公司Hard Drive Removed from Test深圳市远东腾辉科技有限公司深圳市远东腾辉科技有限公司当一种失效出现时 ： 确定是失效 使问题点显现 从根本上找到失效的原因 继续更高强度的应力试验 HALT试验后要进行的项目试验后要进行的项目 深圳市远东腾辉科技有限公司深圳市远东腾辉科技有限公司l 停止测试 & 记录故障模式 & 应力强度。 l 使用隔离技术, 找出故障位置。 l 记录故障位置。 l 故障源分析。 l 可能需要深入分析。 l 可能需要 F/A 实验室。 l

21、执行暂时修复。 l 继续测试，尝试找出其它潜在故障。 深圳市远东腾辉科技有限公司深圳市远东腾辉科技有限公司HALT (Highly Accelerated Life Test)如何做好如何做好HALT试验及步骤？试验及步骤？ 首先，必须组成一个HALT团队，人员由下列部门抽取： 研发工程部 生产部 测试工程部 失效分析部 质量控制部器件工程师材料实验室深圳市远东腾辉科技有限公司深圳市远东腾辉科技有限公司HALT (Highly Accelerated Life Test)步骤1：根据产品的设计情况和时间安排来确定HALT试验的时间。 步骤2：确定在HALT试验时，产品可完成哪些功能。 步骤3：

22、准备一份正式的HALT计划。 步骤4：确定试验中所需的测试装置、数据记录和测试设备。 步骤5：在试验开始之前，做一个全面的外观检查。深圳市远东腾辉科技有限公司深圳市远东腾辉科技有限公司HALT (Highly Accelerated Life Test)步骤6： 6a) 评估每一个出现的失效。 6b) 修复这些失效，将问题固定，然后加大应力。步骤7：对HALT试验中出现的所有问题，找出根源。 步骤8：编写一份正式的报告。 步骤9：总结试验过程中的经验和教训。 深圳市远东腾辉科技有限公司深圳市远东腾辉科技有限公司HALT (Highly Accelerated Life Test)当产品出现失效

23、时，我们将得到什么结论？当产品出现失效时，我们将得到什么结论？ 将HALT试验中的全部失效问题从根本上找到失效原因。 由管理部门和HALT团队最终裁定HALT其间发现的失效故障是否值得去解决。 深圳市远东腾辉科技有限公司深圳市远东腾辉科技有限公司HALT (Highly Accelerated Life Test)HALT试验有标准供参考吗？试验有标准供参考吗？ 没有象其它可靠性试验那样有许多标准（如美军标）可循。 HALT试验程序完全随被试产品不同而不同。 深圳市远东腾辉科技有限公司深圳市远东腾辉科技有限公司电源产品的电源产品的HALT试验试验 利用HALT试验可以很容易发现电源的失效。 测

24、试装置非常简单 电源输入和电源输出。 电压和频率拉偏是发现更多失效的有效方法。 10%幅度拉偏和47Hz63Hz的频偏 。 PCB的DC电压偏差。 解决问题、失效分析和修复工作易于完成。 比较不同供应商的产品质量的最佳方法。 深圳市远东腾辉科技有限公司深圳市远东腾辉科技有限公司HALT Testing on Power Supply深圳市远东腾辉科技有限公司深圳市远东腾辉科技有限公司AC Power Adapter HALT Fixture andComparison深圳市远东腾辉科技有限公司深圳市远东腾辉科技有限公司HALT (Highly Accelerated Life Test)完成完

25、成HALT试验后，下一步做什么？试验后，下一步做什么？ 编写正式的报告。 使用HALT数据来确定HASS程序。 深圳市远东腾辉科技有限公司深圳市远东腾辉科技有限公司HASS (Highly Accelerated Stress Screening)什么是什么是HASS？ HASS是一种加速生产测试，可以100%的产品测试或一定数量产品的抽样测试。 显现那些因工艺不良而引入的潜在的或隐藏的缺陷。 防止有缺陷的产品流入市场。 深圳市远东腾辉科技有限公司深圳市远东腾辉科技有限公司从从HALT到到HASS 在美国硅谷，大多数公司在新设计产品中使用 HALT已 经超过5年。 HALT和HASS是前后两个

26、试验。 HALT用来改善产品的质量，而HALT则用来保证将出厂的产 品的质量 。 HASS筛选应力的选取。 HASS振动应力强度一般取决于HALT强度的一半。 HASS温度应力强度通常大于HALT强度的一半，典型的数值 是80%。 HASS试验中使用的振动、温度应力强度总是比预计的产品实 际使用中的强度要大。 深圳市远东腾辉科技有限公司深圳市远东腾辉科技有限公司HASS (Highly Accelerated Stress Screening)HASS暴露生产工艺过程中引入的问题 暴露元器件供应商的质量问题和批次性质量问题。 暴露因软件或固化软件的更换而引起的问题。 HASS的目的是通过对产品

27、施加足够的应力以发现产品 的故障，但是不会影响产品的使用寿命。 深圳市远东腾辉科技有限公司深圳市远东腾辉科技有限公司HASS (Highly Accelerated Stress Screening)下列情况下应该做下列情况下应该做HASS HALT结果表明产品的操作极限与破坏极限余量很小。HALT试验中发现较多的工艺缺陷。为了满足可靠性的要求，复杂单元需要筛选。为了获得（掌握）产品裕度的统计信息。为了跟踪产品的质量和可靠性，常常采用验证筛选方法。当更换元器件或零部件的供应商时，为了确认试验的一致性。一种全新的产品。低可靠度的现有的生产产品。 深圳市远东腾辉科技有限公司深圳市远东腾辉科技有限公

28、司HASS (Highly Accelerated Stress Screening)HASS的益处：的益处：去除了以后以为寻找产品失效而引入的额外费用。去除了以后以为寻找产品失效而引入的额外费用。去除了耗费时间很长的去除了耗费时间很长的“老化试验老化试验”。降低了现场费用：降低了现场费用： 减少了售后服务费用减少了售后服务费用 减少了维修费用减少了维修费用加快了生产性问题或设计性问题的解决速度。加快了生产性问题或设计性问题的解决速度。 深圳市远东腾辉科技有限公司深圳市远东腾辉科技有限公司如何完成如何完成HASS试验试验 试验步骤： 在执行HASS之前，首先要做POS（Proof of scr

29、een） 注：通常将已定的HASS程序重复运行15到20次，以确保此程序的 执行不会过多地消耗产品的实际寿命。 深圳市远东腾辉科技有限公司深圳市远东腾辉科技有限公司选择多少产品做选择多少产品做HASS？ 最好是对生产的全部产品做HASS。 HASS (Highly Accelerated Stress Screening)深圳市远东腾辉科技有限公司深圳市远东腾辉科技有限公司当当HASS试验中发现失效时，试验中发现失效时，我们希望得到什么结论呢？我们希望得到什么结论呢？ 对于在HASS中出现的所有失效，都要进行失效分析，并从根本上寻找原因。 生产工艺需要改进吗？ 供应商提供的元器件或零部件有质量

30、问题吗？ 故障是单次显现还是重复出现？ 深圳市远东腾辉科技有限公司深圳市远东腾辉科技有限公司从HASS的结果中得出的结论会影响： 元器件 供应商 制造方法 HASS筛选本身 HASS (Highly Accelerated Stress Screening)深圳市远东腾辉科技有限公司深圳市远东腾辉科技有限公司HASS使用什么标准呢？使用什么标准呢？和HALT一样，HASS同样没有标准可循。HASS试验程序完全随被试产品的不同而不同HASS (Highly Accelerated Stress Screening)深圳市远东腾辉科技有限公司深圳市远东腾辉科技有限公司HASS试验在电源产品中的应用

31、。深圳市远东腾辉科技有限公司深圳市远东腾辉科技有限公司HASS筛选程序的开发 在验证HASS程序时，所加的样品数一定要与HASS筛选时的样品数量一致。（振动能量改变、发热与散热情况不同） 振动量级与夹具有着紧密的关系。 失效分析 深圳市远东腾辉科技有限公司深圳市远东腾辉科技有限公司HASS筛选程序的开发 在验证HASS程序时，所加的样品数一定要与HASS筛选时的样品数量一致。（振动能量改变、发热与散热情况不同） 振动量级与夹具有着紧密的关系。 失效分析 在POS后，如果产品的功能正常，这就说明该HASS试验程序不会影响产品的使用寿命。 深圳市远东腾辉科技有限公司深圳市远东腾辉科技有限公司POS

32、方法方框图 初始试初始试验程序验程序试验试验准备准备“播种播种”缺陷缺陷筛选筛选验证验证3个个样品样品发现发现“缺缺陷陷”了吗了吗？试验试验准备准备修改试修改试验程序验程序完成完成POS过 应过 应力 吗力 吗？报告报告最终试最终试验程序验程序进入进入HASS可靠性可靠性数据数据NYYN深圳市远东腾辉科技有限公司深圳市远东腾辉科技有限公司HASS流程方框图 连续分析连续分析试验数据试验数据定期报告定期报告HASS最终试验最终试验程序程序准备准备可靠性数可靠性数据据修改试验修改试验程序程序分析现场分析现场数据数据修改试验修改试验程序程序定期报告定期报告产品的可靠产品的可靠性要求性要求满 足满 足

33、要 求要 求吗？吗？重新做重新做HALT/POS产品的可产品的可靠性要求靠性要求可靠性数可靠性数据据满 足满 足要 求要 求吗？吗？需要更改需要更改设 计设 计 / 工工艺艺 / 试 验试 验程序程序YYNN深圳市远东腾辉科技有限公司深圳市远东腾辉科技有限公司Vibration Level and Fixture is CriticalZXY深圳市远东腾辉科技有限公司深圳市远东腾辉科技有限公司温度步进应力试验（Thermal step stress Test）温度冲击（Thermal Shock）振动（Vibration）温度和振动的组合（Combined temperature and vi

34、bration） HASS中要进行的试验项目中要进行的试验项目 深圳市远东腾辉科技有限公司深圳市远东腾辉科技有限公司020406080100120140160180200-40-20020406080Time (minutes)Temperature (C)Temperature vs. TimeSetpointAir= HALT Test Levels = HASS Test Levels温度步进应力试验曲线1)Hot step stresses from in 2 or 5C steps (stop at of destruct limit).a) Power cycling perfor

35、med at of minimum operating temperature +5C.Cold step stresses from in 2 or 5C steps (stop at of destruct limit).Power cycling performed at of maximum operating temperature -5C 深圳市远东腾辉科技有限公司深圳市远东腾辉科技有限公司02 04 06 08 01 0 01 2 0-4 0-2 002 04 06 08 0T im e (m in u te s)Temperature (C)Temperature vs. TimeS etpoint温度冲击试验曲线1)10-15 thermal cycles with thermal change rates of 15C per minute (or greater).a) Soak time determined by product re