HALT现场培训教材

深圳勤达进出口有限公司HALT/HASS技术

HALT/HASS

技术培训教材

Copyright:2009企业所关心的问题产品质量?如何缩短新产品的研发周期、降低研发成本？如何缩短新产品的上市时间?如何降低产品的返修率，减少售后服务成本?有什么好的方法及工具来解决以上所碰到的问题?影响质量的因素28%40%18%6%4%4%温度振动湿度沙尘盐碱其他各种应力类型的失效比率產品故障的2個機會設計時期故障缺陷;欠缺設計邊界HALT定位設計邊界生產的過程過程的變異,

包括您的上游供應商的生產過程HASS定位過程變異處理產品故障的ROI解決方案高加速壽命實驗HALT(HighlyAcceleratedLifeTest)

於設計期間暴露故障,

用於延伸操作極限的機會加速上市時間減少保修的要求高加速應力篩選HASS(HighlyAcceleratedStressScreen)

暴露於生產期間造成的故障保證供應鏈的可靠性加速應力測試=Qualmark開發的技術什么是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。HALT是一种快速暴露产品设计缺陷的方法。不是一种合格/不合格的测试，鉴别低品质的元器件，执行根本故障分析和改正措施。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。

利用HALT，可以扩大产品的操作极限和破坏极限。HALT(HighlyAcceleratedLifeTest)定义HALT–高加速寿命测试(HighlyAcceleratedLifeTest)HASS–高加速应力筛选(HighlyAcceleratedStressScreen)OperatingLimit–操作极限测件失效点,环境应力消失后,即可恢复功能。DestructLimit–破坏极限测件失效点,环境应力消失后,还是无法恢复功能。基础技术限制(FundamentalLimitofTechnology)元件阶段：基础技术限制为元件本身的操作与破坏极限。系统阶段：达到基础技术限制时,不管是在温度或是振动的环境应力中,都无法找出缺陷的元件,待测系统无法继续正常的工作。HALT核心－不断施加应力及循环直至产品失效HALT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

提高产品的操作极限和破坏极限历史应力以及其目标

应力目标时间表老化去除初步的失效因素加速化学反应1960’s-1985温度循环加速化学反应 去除初步的失效因素剃除一些寿命失效

1980’s寿命应力成熟产品上市，加速产品耐用性1979-90’sHALT加速产品耐用性、成熟产品上市、加快产品上市、更低维修费用、提供HASS1980’s-90’sHASS监控制程1980’s-90’sHASA监控制程、成本效益、耕地维修成本1990审计BenefitsofHALTHistogram 操作极限越高则产品对生产工艺的离散性的要求就越低。-60-50-40-30-20-100102030405060708090100110120130OLLDLUDLTempC设计样机1样机2批量生产HALTVibrationHistogramO.L.D.L.2520151050设计样机1样机2批量生产3035404550你知道产品的设计余量(Margin)吗?

Stress低操作限高操作限高破坏限低破坏限产品规格你知道产品的设计余量(Margin)吗?StressMarginOperatingDestructMarginMarginOperatingDestructMargin低破坏限低操作限高操作限高破坏限产品规格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提高产品的可靠性。HALT试验中的两个最常见的问题HALT/HASS系统HALT/HASS-振动系统ZXY传统的电磁式振动台（ED）决定可用的样品数

建议3-6个完整的备份组件

决定附加应力开关机测试输入电压变化测试负载变化测试频率变化测试

HALT试验的准备工作

HALT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测试时,所要执行的功能测试.监测的参数

测试方法及相关的仪器

建立测试计划

低温测试（ColdTest）高温试验（HotTest）温度冲击（ThermalShock）振动（Vibration）温度和振动的组合（Combinedtemperatureandvibration）

HALT中要进行的试验项目

HALT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

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计问题。HALT

TemperatureStepStressesFigure1Thermalstepstresstestaccompaniedbyproductpowercycling.低温应力：+20ºC开始,10ºC为步长.持续到发现操作极限与破坏极限.

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,先确认其操作正常,然后直至使其失效,找出产品真正的操作与破坏极限.)

低温应力低温应力故障模式：需执行故障排除。

元器件故障,原因不明。

电路设计因素。2个样品之间有非常大的极限差异,原因不明。

元器件不良。

高温应力高温应力：+30ºC开始,10ºC为步长,持续到发现操作极限与破坏极限.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,先确认其操作正常,然后直至使其失效,找出产品真正的操作与破坏极限.)

oC高温应力故障模式：需执行故障排除。

元器件故障,原因不明。

电路设计因素。机壳变形。

元器件不良。

HALT热冲击试验

HALT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）注重产品的澎胀系数试验HALT

SampleThermalShockProfileFigure2

ThermalShockTestOperatinglimits+85and-45快速温变温度变化尽可能以箱子所能达到的最大温变率执行.

以温度阶应力所达到的操作界限减少5°C为温度变化的上下限.

一般执行5个周期施加产品指定应力

功能测试与量测

oC快速温变应力故障模式：需执行故障排除。

元器件故障,原因不明。

间歇性零件。零件龟裂。

连接器脱离电路板

。

电子元器件的潜在故障一般在20Hz~3KHz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HALT振动试验

HALT

(HighlyAcceleratedLifeTest)HALT试验中振动步长的选取

通常振动能量从5gRMS开始，步长为2~5gRMS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。HALT

(HighlyAcceleratedLifeTest)Figure3

VibrationStepStressTest.振动应力故障模式：断脚。

需故障排除。

固定螺丝松脱。插座影响。

接头松脱。

零件脱落(未焊接)。偏差因素。电路卡松脱。零件短路。零件龟裂。螺丝折断。RTV不正确

振动应力故障模式（续）：电位计转动。

某应力点时,塑料龟裂。

接脚松脱。插座交互影响。

间歇性零件。

零件失效。接头磨损。接头发生间歇接触。接头与电路板连接处断裂。断线。HALT

(HighlyAcceleratedLifeTest)HALT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。HALT

(HighlyAcceleratedLifeTest)Figure4

CombinedThermalShockandVibration StepStressTest.温度振动综合测试复合环境应力故障模式：需故障排除。

断脚。

零件脱落(未焊接)。零件失效,原因不明。

零件龟裂。

零件短路。焊接材质龟裂。焊接线脱离。电路设计因素。插座影响。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）。HALT的限制

HALT

(HighlyAcceleratedLifeTest)许多公司的产品在－40℃~＋90℃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。

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。ResistortoIsolateComponentFailure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。

ColdSpraytoIsolateComponentFailureHALT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。

VibrationFixtureonChassisAluminumU-ChannelwiththreadedrodAccelerometerMeasurementsPoorFixtureforRadioGoodFixtureforRadioCustomFixtureforPoleMountedRadioPoorFixtureforP.C.B.’sGoodFixtureforP.C.B.’sHALTFixtureforCellPhoneVibrationTransmissibilityinLargerProducts振动调试技术

振动—环氧树酯，粘合剂等。

—扎线带

对子部件进行试验

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

—硬盘驱动器可以取出或放在试验箱外用电缆连接。

HardDriveRemovedfromTest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

停止测试&记录故障模式&应力强度。使用隔离技术,找出故障位置。记录故障位置。故障源分析。可能需要深入分析。可能需要F/A实验室。执行暂时修复。继续测试，尝试找出其它潜在故障。HALT

(HighlyAcceleratedLifeTest)如何做好HALT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HALT

(HighlyAcceleratedLifeTest)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：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。HALT

(HighlyAcceleratedLifeTest)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。HALT

(HighlyAcceleratedLifeTest)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。HALT

(HighlyAcceleratedLifeTest)HALT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。电源产品的HALT试验

利用HALT试验可以很容易发现电源的失效。测试装置非常简单

—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47Hz~63Hz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。

HALTTestingonPowerSupplyACPowerAdapterHALTFixtureandComparison完整的HALT所需的步骤完整的HALT所需的步骤完整的HALT所需的步骤完整的HALT所需的步骤完整的HALT所需的步骤完整的HALT所需的步骤做HALT带来的好处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。改善产品的操作极限、破坏极限和提高产品的可靠性。缩短产品研发的周期，降低研发成本。缩短产品上市的时间。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。可以降低企业的售后服务成本。提高品牌知名度。

CiscoHALT极限

vs返修率(RMArate)2002年發行

完整HALT&HASS

程序

Delphi,Siemens,Continental,ARTCLABtimeand/orOVSequipment.HALT

(HighlyAcceleratedLifeTest)完成HALT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。HASS

(HighlyAcceleratedStressScreening)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。从HALT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是前后两个试验。—HALT用来改善产品的质量，而HASS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。HASS

(HighlyAcceleratedStressScreening)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。HASS

(HighlyAcceleratedStressScreening)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。HASS

(HighlyAcceleratedStressScreening)HASS的益处：去除了以后以为寻找产品失效而引入的额外费用。去除了耗费时间很长的“老化试验”。降低了现场费用：—减少了售后服务费用—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。如何完成HASS试验

试验步骤：在执行HASS之前，首先要做POS（Proofofscreen）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。选择多少产品做HASS？

最好是对生产的全部产品做HASS。HASS

(HighlyAcceleratedStressScreening)当HASS试验中发现失效时，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问题吗？故障是单次显现还是重复出现？

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

(HighlyAcceleratedStressScreening)HASS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

(HighlyAcceleratedStressScreening)HASS试验在电源产品中的应用。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

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。POS方法方框图

初始试验程序试验准备“播种”缺陷筛选验证3个样品发现“缺陷”了吗？试验准备修改试验程序完成POS过应力吗？报告最终试验程序进入HASS可靠性数据NYYNHASS流程方框图

连续分析试验数据定期报告HASS最终试验程序准备可靠性数据修改试验程序分析现场数据修改试验程序定期报告产品的可靠性要求满足要求吗？重新做HALT/POS产品的可靠性要求可靠性数据满足要求吗？需要更改设计/工艺/试验程序YYNNVibrationLevelandFixtureisCriticalZXY温度步进应力试验（ThermalstepstressTest）温度冲击（ThermalShock）振动（Vibration）温度和振动的组合（Combinedtemperatureandvibration）HASS中要进行的试验项目

=HALTTestLevels =HASSTest

Levels温度步进应力试验曲线1) Hotstepstressesfromin2

or5

Csteps(stopat½ofdestructlimit).a)

Powercyclingperformedat½ofminimumoperatingtemperature+5

C.Coldstepstressesfromin2

or5

Csteps(stopat½ofdestructlimit).Powercyclingperformedat½ofmaximumoperatingtemperature-5

C

温度冲击试验曲线1) 10-15thermalcycleswiththermalchangeratesof15

Cperminute(orgreater).a)

Soaktimedeterminedbyproductresponse.

=HALTTestLevels=HASSTestLevels振动试验曲线1) Stepstressvibrationfrom2gRMSto20gRMS(stopat½ofdestructlimit),in2gRMSsteps.Dwelltimesof5-10minutes.

=HALTVibeTestLevels =HASSVibeTestLevels

=HALTTempTestLevels =HASSTempTestLevels

温度振动试验曲线1) Performthermalcycleswiththermalchangeratesof15

Cperminute(orgreater).a)

Soaktimedeterminedbyproductresponse.2) Stepstressvibrationfrom2gRMSto20gRMS(stopat½ofdestructlimit),in2gRMSsteps.Dwelltimesof5-10minutes.

DevelopingaHASSScreenUpperOperatingLimitVibrationOperatingLimitLowerOperatingLi