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电子产品高加速寿命试验方法

作者: salmon范 编辑: 瑞凯仪器 来源: xh-studios.com 发布日期: 2020.04.27

    0、引言

    高加速寿命试验(HALT:Highly Accelerated Life Test)技术是目前国际上比较流行的可靠性试验技术,它的优点是根据被测产品的自身特点及产品的使用环境,由研发人员设定出适合该产品的试验参数,从而提高了试验效率。HALT试验尤其适用于使用PCB板的电子产品。

    1、试验目的及工作原理

    1.1试验目的
    传统的可靠性试验及环境适应性试验并不能确定产品工作极限条件,而HALT试验通过不断修改试验参数,由记录表来确定产品的操作极限和破坏极限。试验中不断增加的应力远大于正常使用条件的环境应力,使得产品的缺陷可以在较短的时间内暴露,节约了试验时间。由于电子产品基本符合浴盆曲线原理。在产品的早期将故障暴露后,设计人员可以分析故障产生的原因,这对元器件的选型及原理设计都具有指导意义。
    1.2 工作原理
    HALT试验一般分为低温步进试验、高温步进试验、快速热循环试验、振动步进试验、温度与振动综合试验。需要注意的是,快速热循环试验和温度与振动综合试验的条件确定需要低温步进试验、高温步进试验和振动试验的相关数据作为边界条件。

    2、试验方法

    2.1低温步进试验
    电子产品进行HALT试验时,样品通常处于通电状态,如有需要可以通过其他设备监控样品的工作状态。一般情况下设定起始温度为20 ℃,每阶段降温10℃( -30℃以后步进步长改变为5℃),每个阶段保持一段时间,通常为10 min,温度稳定后做一次功能测试,以此类推直到样品发生功能故障,继续降低温度,直到产品失效并不可恢复,由此来确定低温操作极限和破坏极限,如图1。
    2.2高温步进试验

    试验时样品处于通电状态,设定起始温度为20℃,每阶段升温10 ℃( 120 ℃以后步进步长改变为5℃),每个阶段维持10 min,温度稳定后做一次功能测试,以此类推直到样品发生功能故障,继续增加温度,直到产品失效并不可恢复,由此来确定高温操作极限和破坏极限,如图2。


低温步进试验

    2.3快速热循环试验

    在先前的试验中可以得到低温及高温的极限数据值,将这两个极限值作为热循环的上下极限值,并以1℃/s的温度变化率在此区间内进行若千个循环。在每个循环的高温极限和低温极限都要保持一段时间,通常选择:10 min,温度稳定观察测试产品功能,直到样品发生故障,由此来确定操作极限和破坏极限,如图3。


快速热循环试验

    2.4振动步进试验

    将试验的加速度初始值设定为5g,然后每阶段增加5g,在每个阶段维持10 min并做功能检测,直到样品发生功能故障,继续增加加速度值,直到产品不可恢复,以此来确定样品的振动操作界限,如图4。本试验对振动台架及产品夹具的要求较高,试验中应注意夹具的状态。


振动步进试验

    2.5温度与振动综合试验

    HALT试验将温变与振动同时施加于被测样品上,相比于传统的老化试验,老化的效果更明显。温度变化的上下极限与温度变化的速率与快速热循环试验相同。一般选取振动的初始值为5g,每个循环加速度增加5g。每个阶段的高低温极限值保持10 min,待温度稳定后观察样品的功能。如此重复进行,直至达到操作极限及破换极限为止,如图5。


温度与振动综合试验

    3、结论

    HALT试验不仅能确定产品的极限应力,而且能够快速地找出设计缺陷并改进,大大缩短了试验时间和研制周期,非常适合电子产品的研发。由于HALT试验不同于传统的环境试验,没有规定的试验标准,因此它具有一定的开放性,设计人员可以根据产品的实际情况对试验条件进行修改,相信HALT试验在电子产品的开发上会发挥越来越重要的作用。
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