可靠性工程-602可靠性试验.ppt

传统的加速寿命试验方法 传统的加速寿命试验方法 恒定应力加速寿命试验一般要求 一般需要选取3~5个应力水平。 在不改变产品失效机理前提下，最高应力尽可能取大些 ；在保证加速效果的前提下，最低应力尽可能接近额定水平 步进应力加速寿命试验 在试验过程中，应力随时间阶段由低到高一步一步增强，直至相当部分试验样品失效。无法考虑应力累积效应，参数估计精度低，故适用于定性分析场合。 序进应力加速寿命试验 在试验过程中，应力随时间等速连续增强。数据处理困难 高加速应力试验方法 HAST（Highly Accelerated Stress Test） 90年代后，为考核产品质量和可靠性，快速暴露产品的设计和制造缺陷 高加速应力试验（HAST，highly accelerated stress test）技术在可靠性试验中不断发展，为提高产品可靠性提供了有效的工具。 HALT HASS HALT（Highly Accelerated Life Test） HASS（Highly Accelerated Stress Screen） HALT与传统的可靠性试验方法不同，一是激发故障，以快速暴露设计缺陷，把产品的潜在缺陷激发成可观察到的故障，进而对设计诸方面进行分析和改进 ； 二是采用施加步进应力，在远大于产品额定条件的极限应力下进行加速试验，找出产品的极限水平，据此来制定产品HASS试验的应力条件，然后通过HASS快速剔除产品潜在的早期缺陷，保障产品的使用可靠性。 HALT HASS 原理 有缺陷零部件和元器件（如焊点有气泡，引线有划痕等）之所以容易失效，是由于其上集中的应力比无缺陷的要高，而且失效加速因子与应力呈指数关系增加，而非等比关系。HALT和HASS试验正是利用这些原理进行的。 休斯公司在研究高效ESS时发现：1. 在振动量级较低时，发现的产品潜在缺陷随时间的推移 增加缓慢；而当振动量级较高时，在相同时间内发现的 潜在缺陷迅速增加。2. 在相同的循环周期下，高温变率发现的产品潜在缺陷远 多于低温变率，即可用较少的循环周期达到相同效果。 HALT HASS 原理 G.K.Hobbs设计了一种金属试件，就强应力对疲劳寿命的影响，进行了研究发现： 1. 当应力增加1倍时，疲劳寿命下降到原来的1/1000，且缺陷处应力集中度高达2～3倍，即该处的疲劳寿命相应降低了好几个数量级，使缺陷产品与无缺陷产品在相同的强应力作用下，疲劳寿命大大下降，致使有缺陷的产品迅速暴露，而无缺陷的损伤极小。 2. 强应力激发出的产品失效模式与正常使用条件下的相同， 因此强应力试验的有效性得到了验证。 HALT HASS 原理 1990年S.A. Smithson发表的论文中，给出了不同温变率下的筛选效果 。说明在筛选效果相同的条件下，不同温变率与循环次数及筛选时间的关系 温变率(℃/m) 5 10 15 18 20 25 30 40 循环数 400 55 17 10 7 4 2.2 1 min/次 66 33 22 22 18.3 16.5 13.2 8 筛选时间(h) 440 30 6 3 3 1.9 0.9 0.1 HALT HASS 原理 HAST HALT HASS 试验样品 在研/取样 批生产/全体 应力强度 超产品技术规范 超产品技术规范 应力施加 步进/直至极限 恒定/略低极限 试验性质 破坏性 非破坏性 试验目的 提高固有可靠性/为HASS提供依据 提高使用可靠性 试验特点 非定量评价 在HALT基础上进行 HALT HASS设备 美国QUALMARK公司 主要设备及其基本技术参数 高速温变箱 温度范围：-100℃～+200℃ 温变速率：60℃/分钟 高强宽带随机振动台 振动频率：5-10000 Hz 加速度值：100 GRMS （XYZ线加速+转向加速，六自由度） 多应力综合试验箱 高速高低温变 +高强宽带随机振动 +湿度应力 产品的各种应力极限示意图 各种应力的失效百分比（%） QUALMARK公司试验中心进行33个公司47个产品试验数据汇总 HALT 应用实例 波音777飞机电子设备进行的试验，试验是在外场可更换单元上进行的。施加温度循环、随机振动和两者的综合应力。 温度循环分四档进行，即 -15℃～+70℃，-30℃～+85℃，-40℃～+100℃ 和 -55～+115℃。在每个极端温度上保温10min。温变率为20℃/min（最低要求温变率为15℃/min）。每档进行11个周期温度循环，同时在每个周期施加附表中所示