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        基于GB/T 29309標(biāo)準(zhǔn)的HALT測(cè)試技術(shù)分析

        2014-10-16 09:22:46韓彬
        環(huán)境技術(shù) 2014年2期
        關(guān)鍵詞:試驗(yàn)設(shè)備量級(jí)壽命

        韓彬

        (蘇州市產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)所 國(guó)家信息網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心,蘇州 215000)

        引言

        高加速壽命試驗(yàn)簡(jiǎn)稱(chēng)HALT(Highly accelerated life test)試驗(yàn),就是一種通過(guò)逐步增強(qiáng)施加在試驗(yàn)樣品上的試驗(yàn)應(yīng)力(如溫度、振動(dòng)、快速溫變及振動(dòng)綜合應(yīng)力等)來(lái)確定產(chǎn)品的耐受應(yīng)力極限的試驗(yàn),主要應(yīng)用在產(chǎn)品研發(fā)階段。通過(guò)在產(chǎn)品生產(chǎn)測(cè)試的早期,在發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品設(shè)計(jì)的缺陷或薄弱點(diǎn)(如電路板的開(kāi)路短路、裂紋或過(guò)孔缺陷、緊固件或元器件的松動(dòng)、焊料不足、連線松脫等問(wèn)題),然后進(jìn)行改進(jìn)分析,達(dá)到提高產(chǎn)品可靠性的試驗(yàn)。本文結(jié)合標(biāo)準(zhǔn)GB/T 29309-2012,以某款開(kāi)關(guān)電源為例,對(duì)試驗(yàn)設(shè)備、工作極限與破壞極限、試驗(yàn)步驟及設(shè)備維保等方面展開(kāi)介紹,為電子產(chǎn)品可靠性測(cè)試提供相關(guān)探討。

        1 HALT試驗(yàn)設(shè)備介紹

        高加速壽命試驗(yàn)設(shè)備主要由振動(dòng)應(yīng)力試驗(yàn)系統(tǒng)、溫度應(yīng)力試驗(yàn)系統(tǒng)要求兩部分構(gòu)成。在環(huán)境激發(fā)試驗(yàn)中,該裝置產(chǎn)生強(qiáng)化應(yīng)力,能加速試驗(yàn)樣品的疲勞損傷。前者通過(guò)壓縮空氣驅(qū)動(dòng)多個(gè)氣錘,作三軸六自由度運(yùn)動(dòng),擊打振動(dòng)臺(tái)面,輸出非高斯寬帶隨機(jī)振動(dòng)應(yīng)力;而后者是以大功率電熱元件和液氮制冷的方式,實(shí)現(xiàn)溫度應(yīng)力階梯步進(jìn)或快速溫變,具體要求見(jiàn)表1。

        本次試驗(yàn)中采用的是美國(guó)QualMark公司HALT箱,型號(hào)為T(mén)YPHOON 3.0,其振動(dòng)方式為三軸六自由度、振動(dòng)范圍為75grms,溫度范圍為-100℃~+200℃,溫變速率70K/min,振動(dòng)臺(tái)面尺寸36" X 36" ,符合標(biāo)準(zhǔn)要求,適用于小批量產(chǎn)品的HASS篩選試驗(yàn),中大型產(chǎn)品的HALT試驗(yàn),是目前測(cè)試機(jī)構(gòu)的首選設(shè)備。左側(cè)分別為數(shù)值狀態(tài)顯示區(qū)、手動(dòng)執(zhí)行區(qū)、程序執(zhí)行區(qū),最后右側(cè)為能量輸出控制表(即當(dāng)前加熱、制冷或振動(dòng)能量);手動(dòng)執(zhí)行區(qū)啟動(dòng)chamber on后直接設(shè)置溫度或振動(dòng)值,按回車(chē)就可以運(yùn)行;程序執(zhí)行區(qū)則通過(guò)編輯相關(guān)試驗(yàn)程序, 如 Thermal Dwell、Vibration Dwell、Thermal Ramp、Thermal Ramp、Thermal and Vibration Dwell或 Thermal and Vibration Ramp來(lái)進(jìn)行相關(guān)復(fù)雜試驗(yàn),見(jiàn)圖1。

        表1 GB/T 29309對(duì)試驗(yàn)裝置的要求

        2 振動(dòng)工作極限和破壞極限介紹

        標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)工作極限的定義為:當(dāng)試驗(yàn)樣品的工作特性不再滿(mǎn)足技術(shù)條件的要求,但試驗(yàn)應(yīng)力強(qiáng)度降低后,試驗(yàn)樣品仍能恢復(fù)正常工作特性時(shí)所承受的試驗(yàn)應(yīng)力強(qiáng)度值;而破壞極限則強(qiáng)調(diào)試驗(yàn)應(yīng)力強(qiáng)度降低后,試驗(yàn)樣品再也能恢復(fù)正常工作特性時(shí)所承受的試驗(yàn)應(yīng)力強(qiáng)度值。以振動(dòng)應(yīng)力極限為例來(lái)介紹,具體見(jiàn)圖2,可按下述步驟及方法進(jìn)行確定,試驗(yàn)從起始量級(jí)開(kāi)始,按一定的步進(jìn)值遞增。當(dāng)振動(dòng)量級(jí)增至g2時(shí),試驗(yàn)樣品出現(xiàn)失效,再把振動(dòng)量級(jí)降至g1,樣品恢復(fù)正常;繼續(xù)將振動(dòng)量級(jí)增至g3,試驗(yàn)樣品又出現(xiàn)失效,此時(shí)將量級(jí)再次降至g1,樣品又恢復(fù)正常,則確認(rèn)g1為試驗(yàn)樣品的振動(dòng)工作極限。繼續(xù)增加振動(dòng)量級(jí),若當(dāng)量級(jí)升至g4時(shí),試驗(yàn)樣品出現(xiàn)失效,接著把量級(jí)降至g1,試驗(yàn)樣品的性能未能恢復(fù)正常,且停止振動(dòng)后,樣品仍不能恢復(fù)正常,則確定g4為試驗(yàn)樣品的振動(dòng)破壞極限。

        圖1 HALT試驗(yàn)軟件控制界面介紹

        3 HALT試驗(yàn)步驟及注意

        以某開(kāi)關(guān)電源為例,見(jiàn)圖3,試驗(yàn)前對(duì)受試樣品進(jìn)行機(jī)械性能(外觀和內(nèi)部結(jié)構(gòu))和電氣性能檢查;若帶有過(guò)溫保護(hù)的產(chǎn)品,要求將過(guò)溫保護(hù)功能去掉;對(duì)于有外殼的樣品如果可能要求將樣品外殼去掉,保證樣品內(nèi)部電路與環(huán)境溫度一致變化。試驗(yàn)樣品間保持適當(dāng)距離,并且不應(yīng)互相重疊,試驗(yàn)樣品不得對(duì)箱內(nèi)條件產(chǎn)生明顯的影響;振動(dòng)步進(jìn)試驗(yàn)和綜合應(yīng)力試驗(yàn)前要對(duì)正確地對(duì)樣品進(jìn)行裝夾。除非相關(guān)產(chǎn)品規(guī)范另有規(guī)定,一般按照表2的規(guī)定進(jìn)行試驗(yàn)。

        圖2 振動(dòng)工作極限和破壞極限確認(rèn)示意圖

        圖3 試驗(yàn)樣品(某款開(kāi)關(guān)電源)

        試驗(yàn)時(shí),以步進(jìn)的方式不斷增強(qiáng)試驗(yàn)應(yīng)力,直至試驗(yàn)樣品的工作特性不再滿(mǎn)足技術(shù)條件的要求。此時(shí)再以步進(jìn)值降低試驗(yàn)應(yīng)力強(qiáng)度,觀察樣品的工作狀態(tài),在每個(gè)試驗(yàn)的每個(gè)停留階段進(jìn)行功能監(jiān)測(cè),檢查試驗(yàn)樣品功能是否正常(如輸出電壓、反復(fù)開(kāi)關(guān)機(jī)是否正常、輸入欠壓保護(hù)是否正常、負(fù)載跳變是否正常等),如果功能正常,繼續(xù)加大試驗(yàn)應(yīng)力繼續(xù)試驗(yàn),直到滿(mǎn)足試驗(yàn)結(jié)束條件為止。當(dāng)試驗(yàn)樣品出現(xiàn)下列情況時(shí),則可以停止HALT試驗(yàn):試驗(yàn)已經(jīng)滿(mǎn)足參考判定標(biāo)準(zhǔn)要求;找到產(chǎn)品的工作極限或損壞極限;對(duì)于溫度循環(huán)或綜合應(yīng)力循環(huán)達(dá)到規(guī)定的循環(huán)次數(shù)沒(méi)有發(fā)生失效;達(dá)到試驗(yàn)設(shè)備的極限;出現(xiàn)非功能性失效如焊點(diǎn)融化,PCB嚴(yán)重受損等等;與同類(lèi)產(chǎn)品相比或根據(jù)經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)認(rèn)為可以終止試驗(yàn);繼續(xù)改進(jìn)成本較大,得不償失。

        HALT試驗(yàn)設(shè)備需要專(zhuān)業(yè)人員操作,未經(jīng)培訓(xùn)不得操作,在試驗(yàn)開(kāi)始前、試驗(yàn)中、試驗(yàn)結(jié)束后等階段,對(duì)設(shè)備操作的注意點(diǎn)見(jiàn)表3。

        4 結(jié)束語(yǔ)

        隨著標(biāo)準(zhǔn)的更新,對(duì)電子產(chǎn)品的壽命測(cè)試要求越來(lái)越高。本文從測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)、測(cè)試設(shè)備、測(cè)試步驟等方面進(jìn)行討論。HALT測(cè)試作為新興的試驗(yàn)方法,在電子電器產(chǎn)品研發(fā)的早期階段采用,對(duì)于提高產(chǎn)品的可靠性,發(fā)現(xiàn)潛在缺陷,避免后期生產(chǎn)才能發(fā)現(xiàn)相關(guān)問(wèn)題,有利于企業(yè)降低產(chǎn)品開(kāi)發(fā)成本。相比傳統(tǒng)的GB 2423高溫、低溫、振動(dòng)等單一測(cè)試技術(shù),HALT測(cè)試技術(shù)正以其獨(dú)特魅力,在激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中,為廣大企業(yè)所應(yīng)用。

        表2 HALT試驗(yàn)順序

        表3 試驗(yàn)注意點(diǎn)

        [1] 樊強(qiáng).高加速壽命試驗(yàn)和高加速應(yīng)力篩選試驗(yàn)技術(shù)綜述[J].電子產(chǎn)品可靠性與環(huán)境試驗(yàn), 2011, 04(4):53-55.

        [2] GB/T 29309-2012 ,電工電子產(chǎn)品加速應(yīng)力試驗(yàn)規(guī)程 高加速壽命試驗(yàn)導(dǎo)則[S].

        [3] 崔祥飛,程維明,楊東,高加速壽命可靠性試驗(yàn)HALT技術(shù)研究[J].環(huán)境技術(shù),2009,06(5):45-48.

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