高加速寿命试验机介绍.ppt

什么是HALT/HASS HALT : Highly Accelerated Life Testing HASS : Highly Accelerated Stress Screen 徐晓东110 在研发的DVT阶段，将振动、温度、电及湿度等应力，进行各种不同的整 合，并以阶梯应力的方式，依序或同时施加在待测物体上面。 How it works 运用比一般环境更高的应力，有次序地加 载在测试物上，目的是发掘出新开发设计 出的产品的设计弱点，而能使负责设计与 开发的工程师，能够针对这项被暴露出的 弱点，进行评估，在必要的状况下，能够 准确地进一步改善在设计及制程上的这项 弱点，进而提升产品的可靠度。 这种方法就是所谓的加速或加速应力试验 （），是可靠度试验的重要一环。 HALT/HASS/HASA的目的 加速产品上市 提升产品可靠度 HALT/HASS技术摘要 观念上：重点在改善、提升可靠度，而非评 估（因此，并非Go/No Go Test）。 方法上，必须深入掌握下列方法：高加速及 疲劳理论。多应力之量测、分析、加载。激 励vs.模拟。实时监控待测物反应。多元的弱 点及极限探讨。失效物理、根因关系。 技巧上：设备的操作及结果的判断。 基本原理 为何会失效？ 应力应力：引起零组件失效的因素 。 单位面积上所承受的作用力大小。 如拉伸应力、剪切应力、弯曲应力 、动态应力。 应力为随机变量，以统计分布来描 述。 强度强度：阻止零组件失效的因素 。 单位面积上所承受的作用力大小。 如拉伸应力、剪切应力、弯曲应力 、动态应力。 应力为随机变量，以统计分布来描 述。 基本原理 为何会失效？ 应力强度 失效 或 不可靠 。 基本原理 为何会失效？ 产品因退化退化而强度降低 失效。 基本原理 为何会失效？ 即使强度有所提升，但潜在疵病潜在疵病仍可能引致失 效。 基本原理 如何不失效？ ESS或HASS剔除剔除潜在潜在疵病疵病所引起的早夭期失 效。 RET或HALT提升产品强度提升产品强度。 基本原理 如何促发失效？ 施加加速加速应力应力，促使潜在疵病或脆弱设计成失 效，以提升产品强度。 Overview of HALT & HASS HALT 获得产品操作以及破坏极限。 挖掘设计弱点及制程疵病所引致失效。 进行失效RCA，开发CA，并改正失效，提升可 靠度。 HASS研發 订定HASS规格底线。 HASSHASS验证验证： 剔除疵病效益的验证。 不损及太多使用寿命的验证。 HASS生产 监控生产的筛选效益。 HALT & HASS的原理 7075-T6铝的疲劳损伤S-N曲线： 应力在40KSI时，疲劳断裂循环数为2,000,000。 应力在80KSI时，疲劳断裂循环数为2,000。 例如对铝制零组件插脚施加1,000Hz的振动，当应 力为40,000psi时，则将会在2,000sec后失效，而当 应力为80,000psi时，则将会在2sec后失效。 HALT & HASS的原理 温变率和筛选时间的关系： 温变率5oC/min需要筛选时间440hr。 温变率40oC/min需要筛选时间0.1hr。 HALT & HASS的原理 若若振动振动位位准准降低降低为为原來的原來的1/21/2，则则 在新位准下，需要1000倍的时间，或 在原来时间下，需要1000部振动机， 才能才能发现等价发现等价的失效 的失效数数。 若若温变率从温变率从4040 o o C/minC/min降低降低5 5 o o C/minC/min， 则则 在5oC/min下，需要4400倍的时间，或 在原来时间下，需要4400部温度柜， 才能才能发现等价发现等价的失效 的失效数数。 环境试验和HALT的主要差別 观念（鉴定 vs. 强化） 方法（模拟 vs. 激励） 技巧（微观 vs. 巨观） 基本原理 模拟 or 激励 模拟(Simulation) 模拟操作环境 试验：产品研发 研发 加速寿命试验(ALT) 品质鉴定试验(QT) 可靠度 可靠强化试验(RET) TAAF：可靠度成长 环境条件： 自然环境 诱发环境 复合环境 加速应力 试验裁适 激勵(Stimulation) 促发疵病成失效 筛选：制程 零件及制程疵病 零组件 电路板 单机 系统 SAAF：制程精进 环境应力筛选 温度循环 随机振动 湿度 电力循环 复合环境 应力筛选裁适 产品品质 产品品质产品品质的特性的特性： 产品离开生产线的性能。 产品在使用操作中保持其离开生产性能之能力。 品质保证品质保证(1940)(1940)环境试验产品环境适应性产品环境适应性。 可靠度保证可靠度保证(1960)(1960)可靠度试验产品可靠性产品可靠性。 确保产品品质及可靠度，环境试验及可靠度试验缺一 不可。 设计设计 制造制造 试验试验 HALT/HASS和可靠度工程的关系 HALT/HASS/HASA的目的 加速产品上市 提升产品可靠度 基本原理 浴缸曲线 加速可靠度工程(1990) HALT : Highly Accelerated Life Testing HASS : Highly Accelerated Stress Screen HALT 产品 强化 HASS 过程 检测 设计 阶段 生产 阶段 HALT的产品研发 Non-HALT v.s. HALT 执行执行HALTHALT的的产品寿命产品寿命 无执行无执行HALTHALT的的产品寿命产品寿命 经济上的考量 尽早在产品设计阶段 发现设计弱点，可以 获得许多好处。阶段花费 设计阶段$35 采购之前$175 生产之前$368 装船之前$17,000 顾客使用$690,000 及早及早发现发现，提早，提早治疗治疗！ HALT v.s. DVT 不同的目的，不同的结果。 DVT 验证产品符合规格。 验证产品于所遭遇环境 內可发挥功能。 当产品通过所有试验通过所有试验， 且没有发生失效没有发生失效时，它 才算成功。 HALT 对产品施加超出规格的应力。 对产品持续施加应力，直到弱点 变成失效。 決定操作及破坏界限。 当产品失效被失效被促发促发、获悉获悉失效失效 模式模式、已已采取采取CACA且消除且消除以及 界限已被界限已被决定决定，它才算成功。 HALT v.s. DVT 关键性的差异 DVT是一种 “通过/不通过” 试验。 HALT则不是，故无所谓的 “通过/不 通过” 问题，此乃因它没有预设的界 限来提供跨越。 目的不同，应力不同 DVTDVT是是模拟模拟！ 使用环境条件。 缓慢的温变率。 传统正弦或随机 振动。 HALTHALT是是激发激发！ 温度极值。 温变率极值。 6自由度重复冲击 式的振动(RSV)。 HALTHALT能否能否用來取代用來取代DVTDVT？ HALT、HASS和传统方法的比较 阶段設計先導生產生產 試驗類別品質鑑定HALT壽命試驗HASS研發 HASS安全性 可靠度展示HASSHASS最佳化 目的 符合顧客需 求 最大邊際 最少試件 展示壽命 選擇規格及 設備 出廠許可確認量測可靠度 精進可靠 度 最少成本 最大效益 期望顧客能接受精進邊際 獲得所需 MTBF 最少成本及 最大可靠度 HASS後仍有 足夠壽命 通過 根本原因 修正行動 最少成本 最大效益 方法 依序模擬實 地環境 階梯應力至 失效 實地模擬 最大時間壓 縮 多次重複但無 磨耗 實地模擬 加速激發 重複HASS 修訂輪廓 時間數週數天數週數天數天數月數分數週 應力位準實地超過實地實地超過實地超過實地實地超過實地超過實地 HALT和传统试验 成本/时程的比较 产品 #1 - HALT 试验设备成本 - $8,000。 三个试验样本。 一个整合实验柜。 不需振动夹具。 5天完成。 产品 #2 传统 试验设备成本 - $65,000 二个试验样本。 二个温度柜，二个振动台。 二个振动夹具。 7周完成。 结论： HALT提供较快速的上市时间(降低试验时间) 、降低工程成本及较统试验 方法为佳的试验结果。 高加速高加速寿命试验寿命试验 Highly Accelerated Life TestHighly Accelerated Life Test (HALT)(HALT) HALT三部曲 HALTHALT之前之前： 试验及设计工程师在HALT执行之前，需召开 HALT委员会，考量测试软硬体、夹具、电缆 线、数据截取设备及资源分配等事宜，并开会 商议HALT试验计划及开始时间。 HALTHALT： 依据HALT委员会所律定试验计划，执行HALT 。 HALTHALT之之后后： HALT报告完成后， HALT委员会成员再次集 会，研讨HALT期间所发现的议题，以指定各 议题的负责人员。各负责人必须随后向HALT 委员会报告各议题的根本原因及修正行动，以 利安排后续HALT的时程，再次验证修正行动 是否奏效。 HALT的议题 为何执行HALT？ 使产品成熟地进入市场，即更高的顾客满意度 、降低保固与服务成本及具有竞争优势，且使 设计研发成本花费最少。 HALT的优缺点为何？ 优点：提升可靠度、节省成本、具竞争力、比 预期早上市、提高市场占有率。 缺点：需投资筹建H