浅谈HALT(高加速寿命筛选)试验在可靠性设计中的应用.pdfVIP

浅谈HALT （高加速寿命筛选）试验在可靠性设计中的应用 吴德明 江苏安科瑞电器制造有限公司 摘要：本文主要介绍HALT （高加速寿命筛选试验）在可靠性设计中的应用，以安 科瑞电气股份有限公司（300286.SZ）的ACR220E 多功能电力仪表为例，通过建 立HALT 试验模型、施加外部环境应力进行缺陷筛选，从而达到提高产品可靠性 设计的目的。 关键词：HALT 试验；可靠性设计；ACR 多功能电力仪表；环境应力筛选 0.引言 目前国内的可靠性方面的标准体系还不完善，产品标准主要是侧重于产品质 量的验收，测试的结论都是合格/不合格，都是属于后期的验收，对于提高产品 的可靠性存在滞后性。 产品的设计可靠对产品的使用寿命具有很大的影响，而设计缺陷是无法通过 后期的生产工艺来进行弥补的，因此设计的可靠性非常重要。HALT 试验是验证产 品设计可靠性的重要手段，通过施加相应的环境应力来加速暴露产品的缺陷或薄 弱环节，使产品缺陷暴露在设计阶段，再针对暴露的缺陷进行针对性改进，从而 达到提高产品可靠性的目的。 1.HALT 试验模型 HALT 试验称之为高加速寿命筛选，它不是合格与否的测试，而是一种发现缺 陷的手段，一般在产品的设计阶段进行，提供设置逐级递增的加严的环境应力来 加速暴露试验样品的设计缺陷和薄弱点。HALT 试验一般是在超出规范极限以外进 行，因此具有很高的试验效率。 美国国防部可靠性分析中心发布的《产品可靠性蓝皮书》指出飞行机载设备 有52%以上是由环境因素引起的，其中温度因素占42%，振动因素占27%，湿度因 素占19%；因此对产品可靠性影响最大的环境应力是温度、振动、湿度，一般可 靠性试验提出采取这3 种应力。对于一些特殊的产品如使用在高海拔地区的产品 还应增加低气压（真空度）应力、电应力（试验时对产品通电工作）等。 安科瑞电气测试中心（隶属于安科瑞电气股份有限公司（300286.SZ））配备 了专业的产品寿命加速筛选系统，针对电工电子产品进行可靠性研究，我中心推 荐的试验顺序为“低温——高温——快速热循环——振动——温度与振动”。 注1：湿度应力应真实地模拟产品现场使用的环境湿度情况，除特殊情况外， 一般只有预计到现场使用者会遇到冷凝、结霜、结冰的试验阶段，才会向试验空 间喷入水蒸气来提高产品试验环境的湿度来模拟产品现场使用的环境，试验的其 他阶段一般对湿度无要求。 一般推荐的HALT 试验流程如下图1： 图1 HALT 试验流程图 2.HALT 试验 以电气股份有限公司（300286.SZ）的ACR220E 多功能电力仪表为例，正常工 作范围见表1： 表1：ACR220E 多功能电力仪表工作范围 温度 湿度 振动 海拔 -10～55℃ ≤95%RH，不结 0～55Hz，位移1.59mm，加速度0.5g ≤2000m 霜 2.1 低温应力试验 试验方法：从稳定的-10℃开始以10℃/min 的温度步进增量降温，每个温度 点保持20min 使产品温度与环境温度一致，并对产品进行功能监测，直至产品功 能下降/丧失或到达指定试验温度，记录产品的工作限和损坏限，低温试验步进 图见图2，其中红色表示实际温度曲线，蓝色表示目标温度曲线。试验结果该产 品在-40℃开始功能下降，-60℃功能丧失，即ACR220E 多功能电力仪表低温工作 限为-40℃，低温损坏限为-60℃。 图2 低温步进试验 低温应力激发的缺陷主要为：元器件参数漂移、环路稳定性、焊接不良、塑 料件脆裂等。 2.2 高温应力试验 试验方法：从稳定的20℃开始以10℃/min 的温度步进增量增温，每个温度 点保持20min 使产品温度与环境温度一致，并对产品进行功能监测，直至产品功 能下降/丧失或到达指定试验温度，记录产品的工作限和损坏限，高温试验步进 图见图3，其中红色表示实际温度曲线，蓝色表示目标温度曲线。试验结果该产 品在80℃开始功能下降，100℃功能