一、HALT/HASS試驗技術(shù)在世界范圍中的應(yīng)用

HALT/HASS試驗技術(shù)能高度壓縮試驗時間，使產(chǎn)品的潛在缺陷在設(shè)計和制造階段得以暴露，為能根治設(shè)計和制造薄弱環(huán)節(jié)提供確切的改進信息，大大減少產(chǎn)品研制的費用和周期，縮短產(chǎn)品上市時間，使得上市的第一件產(chǎn)品就具有“成熟的可靠性”，并大大降低產(chǎn)品維修和使用的總費用，為制造商贏得良好的信譽。因此，從20世紀80年代末到90年初開始，國外特別是美國在各工業(yè)部門開始推廣應(yīng)用HALT/HASS試驗技術(shù)，到目前已廣泛地應(yīng)用于通訊、電子、電腦、醫(yī)療、能源、交通、航空、航天和軍事等領(lǐng)域，呈現(xiàn)出蓬勃發(fā)展的趨勢，取得了巨大的成功。

首先，國外大多數(shù)為機械、電子工業(yè)提供設(shè)計、制造和試驗服務(wù)的公司，已經(jīng)把HALT/HASS作為一項很重要的服務(wù)內(nèi)容。比如美國為航空航天、軍事工業(yè)和一般民用工業(yè)提供試驗服務(wù)的Garwood Laboratories公司，它所提供的一項重要服務(wù)就是產(chǎn)品的可靠性試驗，其主要內(nèi)容是HALT/HASS/ESS。它所服務(wù)的客戶在軍事工業(yè)方面包括雷神飛機公司、波音公司、Northrop Grumman 公司、Meggitt Safety Systems公司等，交通方面包括TRW、GMATV、Breed等公司，航天方面包括AECABLE、Tecstar、JPL等公司，醫(yī)療方面包括Baxter、Allergan、Alpha Therapeutic等公司，其他方面的客戶還有SONY、TEAQC、AAI、OEA Aerospace等著名公司；再如美國的一大主要電子加工服務(wù)供應(yīng)商MCMS公司，它專門為復雜印制電路板集成系統(tǒng)、存儲模塊及系統(tǒng)提供設(shè)計、工藝設(shè)計、質(zhì)量保證、試驗工程等項服務(wù)，其中ESS、HTOL（High Temperature Operating Life）、HALT、HASS都是試驗工程中重要的試驗內(nèi)容。另外還有美國的Wyle Laboratories公司、美國的Telephonic公司和在歐洲最具實力的跨國性集團認證公司，即德國的TUV Provide Service公司等都將HALT/HASS作為一種重要的可靠性保障服務(wù)提供給種個工業(yè)部門的客戶。

其次，國外機械、通訊、交通運輸、航空航天、國防等行業(yè)的設(shè)備，特別是電子產(chǎn)品的供應(yīng)商們，已經(jīng)高度認識到HALT/HASS在其產(chǎn)品質(zhì)量和可靠性保障方面的重要性，把HALT/HASS作為改進和優(yōu)化產(chǎn)品、加快新產(chǎn)品研制步伐、提高產(chǎn)品質(zhì)量、贏得用戶和市場的重要技術(shù)手段。比如以擅長制造高可靠性的嵌入式系統(tǒng)計算機和外圍設(shè)備而著名的美國AMPRO公司，它現(xiàn)在所開發(fā)和生產(chǎn)的新產(chǎn)品如核心模塊CoreModule/4GE和Little Board/486e CPU等產(chǎn)品都是要經(jīng)過HALT嚴格的試驗來保障質(zhì)量的；再如在數(shù)據(jù)獲取與轉(zhuǎn)換元器件、DC/DC轉(zhuǎn)換器、數(shù)字面板伏特計、計算機模擬I/O板產(chǎn)品中占據(jù)世界主導地位的DATEL跨國電子制造公司，他們在產(chǎn)品設(shè)計和早期加工階段，反復采用HALT技術(shù)，查找產(chǎn)品在電子和機械方面的潛在缺陷，使產(chǎn)品在盡可能短的時間內(nèi)成為成熟和可靠的產(chǎn)品。另外象世界著名的Compag公司、Motorala公司、美國的MSL公司、美國的TNAC公司、美國的Parker Hannifin公司、美國的VICOR公司，以及有名的福特汽車和惠普公司都是使用HALT/HASS獲得產(chǎn)品的高可靠性和實現(xiàn)產(chǎn)品快速更新?lián)Q代的。在航空、航天方面HALT/HASS試驗技術(shù)近幾年來應(yīng)用越來越多，發(fā)展也快，波音公司已于1994年在波音-777飛機上成功采用強化試驗方法，接著在波音-737上也得到應(yīng)用。

國外關(guān)于可靠性強化試驗的學術(shù)活動也非常活躍，由各商家主辦的HALT/HASS學術(shù)會議也很多，有些學院把HALT/HASS試驗作為可靠性教學中一項重要內(nèi)容。另外許多發(fā)達國家對加速試驗技術(shù)的研究方興未艾，美國Entela公司研究了一種新的可靠性加速試驗技術(shù)——失效模式驗證試驗FMVT（Failure Mode Verification Testing），并獲得專利，這項技術(shù)在某些方面還優(yōu)于高加速壽命試驗（HALT）。

總之，在國外一些工業(yè)發(fā)達的國家物別是美國，HALT/HASS試驗技術(shù)由于它本身的魅力和激烈的市場競爭，已經(jīng)被商家廣泛的接受，并得到普遍的應(yīng)用。

HALT/HASS/HASA應(yīng)用領(lǐng)域和產(chǎn)品

二、HALT和HASS的不同之處

高加速壽命試驗（HALT，HighlyAccelerated Life Test）和高加速應(yīng)力篩選（HASS，Highly Accelerated Stress Screen），前者是針對設(shè)計的，后者是針對生產(chǎn)過程的。

HALT/HASS如何融入產(chǎn)品設(shè)計、研制和生產(chǎn)過程

HALT/HASS作為一種激發(fā)試驗方法，其理論依據(jù)是故障物理學。它把故障或失效當作研究的主要對象，通過激發(fā)、研究和根治產(chǎn)品缺陷達到提高可靠性的目的。激發(fā)試驗與環(huán)境模擬試驗思路不同，它不是模擬真實環(huán)境，而是對試件施加比產(chǎn)品實際使用條件殘酷的多的環(huán)境和工作應(yīng)力，快速激發(fā)并排除產(chǎn)品潛在的缺陷來到提高產(chǎn)品可靠性和縮短高質(zhì)量產(chǎn)品研制周期的目的。激發(fā)試驗可實現(xiàn)在不足原來1/5~1/10的試驗費用的情況下，獲得的可靠性水平是傳統(tǒng)試驗的數(shù)百倍。

HALT采用對樣品系統(tǒng)地施加步進應(yīng)力的方法，讓樣品承受逐步增加的環(huán)境應(yīng)力（振動、溫度和濕度等）、附加應(yīng)力（電源周期通斷、電壓拉偏和頻率拉偏等）和工作應(yīng)力來快速激發(fā)產(chǎn)品的設(shè)計缺陷，暴露設(shè)計薄弱環(huán)節(jié)，確定產(chǎn)品的工作極限和破壞極限，從而在短期內(nèi)為產(chǎn)品改進設(shè)計提供信息。在應(yīng)力步進施加過程中各量級應(yīng)力可以大大走出技術(shù)規(guī)范極限。

HASS是專為清除生產(chǎn)過程中引入產(chǎn)品的缺陷而設(shè)計的最快最有效的篩選過程，要求100%的產(chǎn)品參加篩選。HASS一般不采用應(yīng)力步進的施加方法，而選用比未來使用過程中高的多的恒定的環(huán)境應(yīng)力和電應(yīng)力，在很短的時間內(nèi)激發(fā)出產(chǎn)品在外場可能出現(xiàn)的各種早期失效形式，從而大幅度縮短篩選時間。

HALT用以暴露與產(chǎn)品設(shè)計有關(guān)的早期失效故障，同時也用于提高產(chǎn)品在有效壽命期內(nèi)抗隨機故障的壯實度；HASS應(yīng)用于產(chǎn)品制造階段，幫助減少產(chǎn)品與制造工藝有關(guān)的早期失效率。產(chǎn)品的HALT試驗總是先于HASS試驗進行，因為HASS試驗剖面圖參數(shù)要根據(jù)HALT的試驗結(jié)果來確定。

產(chǎn)品的各種應(yīng)力極限示意圖

三、HASS篩選試驗適用對象

HASS雖然能夠?qū)⒂腥毕莺蜔o缺陷的產(chǎn)品區(qū)分開來，以保證不讓有制造缺陷的產(chǎn)品注入市場或投入使用。但不是所有的產(chǎn)品都能通過HASS篩選過程受益的，畢竟HASS篩選過程的實現(xiàn)和完成是非常昂貴的，并且經(jīng)過嚴格設(shè)計、制造和HALT試驗的產(chǎn)品其可靠性可能已經(jīng)滿足或走出其最終用戶的要求，所以實際生產(chǎn)過程中，應(yīng)該通過正確的設(shè)計和生產(chǎn)盡量減少HASS試驗。一般在下列情況下可以考慮利用HASS對產(chǎn)品進行篩選：

1．   通過HALT試驗發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品的實際裕度比要求的要低，但在產(chǎn)品出廠前又不能解決這個問題。

2．   在HALT試驗中發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品存在制造缺陷，并且很顯然通過環(huán)境應(yīng)力篩選能夠提高產(chǎn)品外賣可靠性。

3．   復雜程度比較高的產(chǎn)品要求進行環(huán)境應(yīng)力篩選以滿足可靠性的要求。

4．   如果要求通過篩選獲得有關(guān)產(chǎn)品余度的統(tǒng)計信息，就需要大量的產(chǎn)品進行試驗才能得到有意義的統(tǒng)計結(jié)果。

5．   要求設(shè)計一個鑒定篩選跟蹤產(chǎn)品質(zhì)量和可靠性。

6．   一個產(chǎn)品可能有許多不同的組件或部件供應(yīng)商，當供應(yīng)商變化時需要通過篩選來衡量所提供的元器件或組件的性能。

7．   對于沒有歷史數(shù)據(jù)的新產(chǎn)品，又沒有相近產(chǎn)品作為參考來預計該產(chǎn)品的可靠性。

產(chǎn)品本身就是一個低可靠性的產(chǎn)品。

四、HASS試驗剖面圖的建立

HASS的基本依據(jù)是故障物理學，在HASS中所施加的應(yīng)力類型不一定是產(chǎn)品使用時受到的應(yīng)力，以能激發(fā)出制造缺陷為目的，一般選用的應(yīng)力有振動應(yīng)力、熱應(yīng)力和電應(yīng)力等。試驗剖面圖的建立就是要選擇合適的應(yīng)力類型、應(yīng)力量級和綜合方式，以得到最佳的篩選效果。

HASS試驗剖面圖中選擇有關(guān)參數(shù)的一般方法：

HASS試驗剖面的選擇主要依據(jù)HALT的試驗結(jié)果以及產(chǎn)品性能測試所需要時間、產(chǎn)品試驗過程中所施加的特殊應(yīng)力和產(chǎn)品產(chǎn)量等等。一般的HASS試驗剖面圖是由數(shù)個在兩個極限溫度之間的振動和溫度等環(huán)境應(yīng)力綜合作用的循環(huán)周期構(gòu)成的。剖面參數(shù)包括：上下極限溫度、端點溫度滯留時間、溫變率、振動量級、振動應(yīng)力施加時刻、振動時間長短等。這些參數(shù)值的選擇一般參照下面方法：

溫度循環(huán)：端點溫度一般取工作極限溫度范圍的80%；端點溫度滯留時間一般取決于試件溫度達到平衡所需要的時間和測試試件工作狀態(tài)所需要的時間。

隨機振動：振動量級一般取破壞極限的50%，如果超過了工作極限，則取工作極限的80%。

在許多情況下，試驗剖面圖由缺陷激發(fā)周期和缺陷檢測周期共同構(gòu)成，激發(fā)周期的上下極限值一般在產(chǎn)品的工作極限和破壞極限之間，一般推薦取破壞極限和工作極限的平均值，缺陷檢測周期的上下極限值取在產(chǎn)品的工作極限范圍之內(nèi)。

建立HASS試驗剖面圖的一般方法

根據(jù)HASS試驗剖面有關(guān)參數(shù)的選擇方法和篩選效果的驗證方式，在實際中用來開發(fā)HASS試驗剖面的優(yōu)化篩選過程常用的方法有以下四種：

方法1：采用預先植入缺陷的樣本制定和優(yōu)化HASS篩選方案

方法2：采用小的樣本數(shù)制定和優(yōu)化HASS篩選方案

方法3：采用大的樣本數(shù)制定和優(yōu)化HASS篩選方案

方法4：只對產(chǎn)品有限樣本進行篩選的HASS篩選方案的制定和優(yōu)化

方法1和方法2一般適用于能用于HASS篩選程序開發(fā)的試件數(shù)很少（一到兩件）但篩選過程又必須優(yōu)化的情況，它們的不同之處在于：方法1中采用了直接從生產(chǎn)線上獲得或有意地植入了一些具有代表性的制造缺陷的樣本。而在方法2中沒有使用植入缺陷的樣本（常常是因為這樣的樣本不能獲得），而是對產(chǎn)品所施加的各種應(yīng)力值不斷增加直到有失效情況發(fā)生。方法3用在篩選過程必須得到優(yōu)化，并且有足夠多的樣本來優(yōu)化這個篩選過程。方法4用來開發(fā)不對產(chǎn)品進行100%的篩選、只對有限樣本進行篩選的HASS程序。

和HALT試驗層次性要求一樣，要有效實施HASS篩選過程，徹底清除產(chǎn)品的早期故障，應(yīng)該在能夠產(chǎn)生加工缺陷的元器件、模塊級、單元級和系統(tǒng)級按照從低到高的層次進行HASS篩選，才能保證整個產(chǎn)品的可靠性。