印刷電路板是任何電氣和電子設(shè)備的支柱。設(shè)備的功能取決于 PCB，它在產(chǎn)品的可靠性中起著重要作用。同時(shí)，原始設(shè)備制造商和企業(yè)尋求更穩(wěn)健的設(shè)計(jì)、更低的生命周期成本和可靠的產(chǎn)品在短時(shí)間內(nèi)上市。因此，產(chǎn)品的測(cè)試和驗(yàn)證在產(chǎn)品生命周期的每個(gè)階段都起著至關(guān)重要的作用，包括設(shè)計(jì)、電路、功能等。

在這篇博客中，我們重點(diǎn)介紹了兩種類(lèi)型的測(cè)試 - HALT測(cè)試和HASS測(cè)試。HALT 和 HASS 測(cè)試通過(guò)在設(shè)計(jì)階段或制造發(fā)布之前提供測(cè)試建議，使制造商有機(jī)會(huì)保持競(jìng)爭(zhēng)力。

什么是 HALT 測(cè)試和 HASS 測(cè)試？

HALT（高加速生命周期測(cè)試）是一種在工程開(kāi)發(fā)過(guò)程中驗(yàn)證產(chǎn)品可靠性的壓力測(cè)試，HASS（高加速應(yīng)力篩選）主要用于批量生產(chǎn)期間篩選出弱PCBA。兩者都通常應(yīng)用于電子設(shè)備，用于識(shí)別/解決新開(kāi)發(fā)產(chǎn)品中的設(shè)計(jì)弱點(diǎn)。

在 HALT 測(cè)試期間，施加增量階躍應(yīng)力（溫度、振動(dòng)以及溫度和振動(dòng)組合），直到產(chǎn)品失效。因此，HALT支持在PDLC和HASS支持期間確定產(chǎn)品的弱點(diǎn)，操作設(shè)計(jì)裕量和破壞限制，以便在現(xiàn)場(chǎng)部署之前進(jìn)行篩選。在PDLC的設(shè)計(jì)階段，HALT通常在MVP（最小可行產(chǎn)品）原型DUT（被測(cè)器件）上執(zhí)行，而HASS對(duì)于大規(guī)模生產(chǎn)周期非常有用，可以在很短的時(shí)間內(nèi)識(shí)別制造缺陷（如果有的話(huà)）。

HALT對(duì)于在組件級(jí)別沉淀集成產(chǎn)品的潛在故障非常重要，這些故障可能是由流程或設(shè)計(jì)弱點(diǎn)引起的。因此，有必要對(duì)超出期望/預(yù)期的現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境條件的產(chǎn)品施加壓力，并且每個(gè)應(yīng)力應(yīng)逐步施加 - 例如增量的熱應(yīng)力和振動(dòng)應(yīng)力。有時(shí)，也可以施加輸入和輸出（AC/DC電壓變化）負(fù)載應(yīng)力以使其更有效，主要適用于PSU（電源單元）。

為什么 HALT/HASS 試驗(yàn)箱很重要？

與其他環(huán)境模擬箱不同，HALT 和 HASS 試驗(yàn)箱提供快速升溫速率（高達(dá)每分鐘 60C），并將熱、振動(dòng)和沖擊仿真結(jié)合在單個(gè)設(shè)備中?？稍谌齻€(gè)線(xiàn)性軸（X、Y 和 Z）和三個(gè)旋轉(zhuǎn)軸（俯仰、橫滾、偏航）上同時(shí)施加高達(dá) 50 Grms 的振動(dòng)水平。

HALT如何增強(qiáng)產(chǎn)品的穩(wěn)健性？

HALT測(cè)試基本上用于在短時(shí)間內(nèi)逐步應(yīng)用高壓力水平，這已知超出了預(yù)期的現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境場(chǎng)景。使用增量階躍應(yīng)力方法的好處是故意拉伸所有變量，直到發(fā)生任何異常。由于 HALT 測(cè)試純粹是為了誘發(fā)故障而設(shè)計(jì)的，因此它不僅像通過(guò)/失敗測(cè)試一樣，而且肯定需要對(duì)某些故障和糾正措施進(jìn)行 RCA（根本原因分析），以從整體測(cè)試中獲得最佳價(jià)值。它增強(qiáng)了我們學(xué)習(xí)和仔細(xì)檢查產(chǎn)品設(shè)計(jì)和材料局限性的能力。但是，它提供了一些機(jī)會(huì)，可以在市場(chǎng)發(fā)布前的開(kāi)發(fā)/原型階段不斷改進(jìn)設(shè)計(jì)。

完整的 HALT 測(cè)試包括要測(cè)試的五個(gè)不同的配置文件

低溫/低溫階躍應(yīng)力

為了將產(chǎn)品暴露在溫度降低~10°C的步驟下，每一步停留時(shí)間為~10-15分鐘，該循環(huán)重復(fù)，直到產(chǎn)品開(kāi)始異常運(yùn)行。記錄標(biāo)記為L(zhǎng)OL（操作下限）的第一個(gè)異常，以采取糾正措施以進(jìn)行進(jìn)一步分析。在降低應(yīng)力后產(chǎn)品恢復(fù)正常運(yùn)行之前，仍要降低應(yīng)力，請(qǐng)將其記錄為L(zhǎng)DL（破壞下限）以供進(jìn)一步分析。

高溫階躍應(yīng)力

為了將產(chǎn)品暴露在升高的溫度下~10°C的步驟，每一步停留時(shí)間為~10-15分鐘，該循環(huán)重復(fù)，直到產(chǎn)品開(kāi)始異常運(yùn)行。記錄標(biāo)記為UOL（操作上限）的第一個(gè)異常，以采取糾正措施以進(jìn)行進(jìn)一步分析。在降低應(yīng)力后產(chǎn)品恢復(fù)正常運(yùn)行之前，仍要增加應(yīng)力，請(qǐng)將其記錄為UDL（破壞上限）以供進(jìn)一步分析。

快速熱循環(huán)

此外，在溫度評(píng)估中，根據(jù)階梯應(yīng)力期間發(fā)現(xiàn)的熱操作極限對(duì)產(chǎn)品施加快速熱應(yīng)力。斜坡速率溫度變化設(shè)置為停留~(yú)10分鐘的最大可能值，以便在執(zhí)行測(cè)試診斷時(shí)實(shí)現(xiàn)熱穩(wěn)定。至少應(yīng)用五個(gè)這樣的熱轉(zhuǎn)變循環(huán)來(lái)發(fā)現(xiàn)與熱速率/范圍相關(guān)的任何弱點(diǎn)。最后，將HALT室返回到20°C（室溫）并重新測(cè)試，以驗(yàn)證產(chǎn)品性能沒(méi)有下降。

振動(dòng)階梯應(yīng)力

對(duì)于使用振動(dòng)參數(shù)施加應(yīng)力，一旦產(chǎn)品在設(shè)置為20°C（室溫）的溫度下使用某種機(jī)械夾具（模擬與實(shí)際安裝/方向/安裝位置/條件相同）牢固地固定在振動(dòng)臺(tái)上，振動(dòng)階梯應(yīng)力就很有用。從5/10 Grms振動(dòng)水平開(kāi)始，并根據(jù)產(chǎn)品規(guī)格將其增加5/10 Grms（停留~(yú)10分鐘以運(yùn)行診斷），并繼續(xù)此過(guò)程，直到獲得振動(dòng)的UOL和UDL。然后，將壓力降低到環(huán)境正常條件以采取糾正措施。

組合環(huán)境

組合應(yīng)力是 HALT 測(cè)試過(guò)程的最后一步。考慮到所有先前施加的應(yīng)力，使用相同的快速熱轉(zhuǎn)換曲線(xiàn)。對(duì)于振動(dòng)，每步將等于階梯應(yīng)力DL除以5。每個(gè)溫度極限下的停留時(shí)間是設(shè)置~10分鐘和振動(dòng)為每個(gè)快速熱轉(zhuǎn)變周期的恒定。這種組合的快速熱和振動(dòng)步驟的五個(gè)循環(huán)對(duì)于發(fā)現(xiàn)其他缺陷很有用。

上述每個(gè)測(cè)試都是為了特定的目標(biāo)而進(jìn)行的（即檢查冷熱環(huán)境中的材料降解，發(fā)現(xiàn)機(jī)械問(wèn)題并更好地了解針對(duì)所需性能的潛在電氣和機(jī)械問(wèn)題）。

然而，電源開(kāi)/關(guān)循環(huán)可能并不適合每個(gè)產(chǎn)品，有時(shí)它應(yīng)用于每個(gè)溫度或振動(dòng)步驟以同時(shí)產(chǎn)生額外的電應(yīng)力。這種電源循環(huán)應(yīng)快速進(jìn)行，但應(yīng)有足夠的時(shí)間產(chǎn)生任何人為的過(guò)度過(guò)載和故障模式。

當(dāng)在正在進(jìn)行的測(cè)試周期/配置文件中發(fā)生故障時(shí)，測(cè)試會(huì)立即停止以記錄/記錄故障的壓力水平。在實(shí)施臨時(shí)“修復(fù)”后，它會(huì)在更高的壓力水平下不斷進(jìn)行測(cè)試。這將有助于在設(shè)計(jì)、組件級(jí)別或制造過(guò)程中沉淀任何類(lèi)型的潛在和固有缺陷。為了加速并行測(cè)試，通?？梢酝瑫r(shí)使用1到4個(gè)DUT（如果可能的話(huà)，考慮到DUT/設(shè)置成本和產(chǎn)品尺寸，足夠?qū)嵱茫?。此外，很少有備件或備份單元（未在測(cè)試中）需要快速修復(fù)，作為“臨時(shí)修復(fù)”，除非發(fā)生不可修復(fù)的故障，否則很快就會(huì)繼續(xù)測(cè)試。

HALT測(cè)試僅在產(chǎn)生故障時(shí)才被視為成功，糾正措施在RCA之后實(shí)施以定義實(shí)際擴(kuò)展的產(chǎn)品限制。HALT讀數(shù)和結(jié)果用于開(kāi)發(fā)/最終確定HASS篩選配置文件作為后期制作過(guò)程。HALT不是通過(guò)/失敗測(cè)試，但有助于識(shí)別產(chǎn)品設(shè)計(jì)中最薄弱的環(huán)節(jié)，從而有助于改進(jìn)產(chǎn)品設(shè)計(jì)以增加產(chǎn)品的可靠性/壽命。

以下是典型產(chǎn)品中通常觀(guān)察到的故障類(lèi)型的分布：

通過(guò) HALT 測(cè)試進(jìn)行產(chǎn)品測(cè)試的好處

HALT 驗(yàn)證顯著降低產(chǎn)品開(kāi)發(fā)成本

防止在產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期中進(jìn)行代價(jià)高昂的重新設(shè)計(jì)或修改

通過(guò)堅(jiān)固的設(shè)計(jì)、更高的可靠性和質(zhì)量保證，更好地將產(chǎn)品推向市場(chǎng)/銷(xiāo)售

通過(guò)縮短整體產(chǎn)品開(kāi)發(fā)時(shí)間縮短上市時(shí)間

能夠發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)的任何物理限制

預(yù)測(cè)產(chǎn)品預(yù)期壽命和平均故障間隔時(shí)間的準(zhǔn)確性更高

降低制造篩選成本，全面降低保修索賠成本

預(yù)測(cè)生產(chǎn)成熟度的早期信息（每批產(chǎn)量穩(wěn)定）

HASS如何在篩分生產(chǎn)過(guò)程中提供幫助？

與 HALT 相比，HASS 應(yīng)力水平通常較低，因?yàn)槟繕?biāo)是以最大合理應(yīng)力暴露 100% 的單元（或樣品）以查找故障，但不會(huì)縮短產(chǎn)品的使用壽命。HASS是一種通過(guò)/失敗測(cè)試，其配置文件應(yīng)在POS（屏幕驗(yàn)證）過(guò)程之后最終確定 - 該過(guò)程確保篩選不會(huì)損壞工作硬件并足夠有效地檢測(cè)產(chǎn)品中的缺陷。在POS中，建議運(yùn)行所需的HASS過(guò)程~15到30次，以確定篩選配置文件不會(huì)從產(chǎn)品中去除過(guò)多的壽命。HASS測(cè)試有助于剔除生產(chǎn)批次中早期失效的樣品。

通過(guò) HASS 測(cè)試進(jìn)行產(chǎn)品測(cè)試的優(yōu)勢(shì)

有助于解決由不良勞動(dòng)力或制造過(guò)程引起的隱藏或潛在故障沉淀

還可以檢測(cè)薄弱組件的嬰兒死亡率，以淘汰有缺陷的組裝 PCB

它驗(yàn)證了機(jī)械裝配的完整性

它有助于在到達(dá)最終用戶(hù)/客戶(hù)之前過(guò)濾掉有缺陷的設(shè)備

降低保修和 RMA/現(xiàn)場(chǎng)服務(wù)成本

發(fā)現(xiàn)由硬件，固件和制造變化引起的集成問(wèn)題

揭示 BOM 組件供應(yīng)商質(zhì)量問(wèn)題和任何零件修訂更改

審核編輯：郭婷