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HALT试验、HASS试验介绍

发布时间: 2014-10-18  点击次数: 1962次
  1. 环境可靠性试验简要回顾:

  现代社会随着竞争的发展与深化,市场对产品的要求也越来越高,物既要美,价亦要廉。作为产品质量与可靠性保障重要手段的环间可靠性试验也相应地得到不断的发展。

 1.1环境模拟试验:

  早在1940年代美国就对产品的设计开始采用单因素环境的研制试验与鉴定试验,以检验设计的质量与可靠性(1),至70年代发展到采用综合环境可靠性试验CERT和任务剖面试验,为检验工艺则采用不带设计作度的验收试验。

  随着环境模拟试验技术的发展与成熟,各政府部门及**种相继颁了一系列的国标、**,以严格的法规形式来保证产品的质量和可靠性,其中有代表性的如环境模拟试验**MLIL-STD-810可靠性试验**MIL-STD-781**飞行器试验**MIL-STD-1540以及它们的修订版,具体产品型号则根据这些标准与型号的特点制订详细的试验大钢,长期以来环境模拟试验便成为保障产品可靠性主要手段。

  该技术的特点是:模拟真实环境,加上设计速度,确保试验过关,因此,环境模拟的真实程度和设计速度的大小便成为两个关键的因素,要提高可靠性就必须对环境进行更的模拟和加大设计速度,但这样一来便使难度增大,周期拖长和增大成本。

  这种方法的不足之处是对设计和工艺缺陷未作专门处理,只分别通过鉴定试验与验收试验解决,因此潜在的缺陷残留量仍不少,随时都是可能在外场使用出现故障,可靠性的增长靠自然反馈缓缓地实现,这时木已忧舟,留给设计修改的时间与间空者极其有限,从而使市场竞争的优势在为降低。

1.2环境应力激发试验:

  激发试验Stimulation与模拟试验simulation的思路相反,它是用人为的施加环境应力的方法,快速激出并清除产品的潜在缺陷来达到提高可靠性的目的,因此试验时不仅不求获得通过,反而求激出潜在缺陷越多越好,这一思路虽早为人知,但发展却比模拟试验慢得多。

  早在50年代的老化试验便是激发试验的zui初形式,所加应力有高温、温度循环和温度冲击等,至70年代后发展成当今广义的环境应力筛选。由于试验的目的是激发、清除缺陷,故所加应力不必模拟真实环境,只要激发的效率越高越好,这 一来试验就简单多了,根据经验至今*为zui基本zui有效的应力是高浊变率的温度循环和随机振动。

  这里应着重指出的是自从1979年美国**颁布了**筛选大钢NAVMAT P-9492后收到了惊的效果,产品可靠性获得上倍的提高,1982年美国环境科学学会又颁发了指导性文件《电子产品环境应力筛选指南》使应力筛选进入了一个蓬勃发展的时期。在此期间发表了大量的文献,其中有人也试图用“**”的形式来加速这一技术的发展,但这种尝试是错误的也是极其有害的,极易把问题搞混淆,重新搞问题拉回到“模拟”的轨道,把“激发缺陷”又变成“试验通过”。因为“获得通过”有时是由于筛选方案不当或应力量级太小所致,而产品的可靠性并未获得真正的提高,故应力筛选雊能用“指南”的形式执行,不同的缺陷类型和不同的失效机理必须使用不同的筛选方案而无统一的标准可言。

  要强调的另一点是当信的应力筛选方法都是在设计无缺陷的前提下针对生产过程的缺陷的,实际上设计缺陷除用鉴定试验外并无其它专门的方法检测和清除,因此专门研究设计缺陷的排除以提高产品的可靠性仍有很大的潜力可挖,这就是本文点评的重点。

2.可靠性强化试验RET的兴起与发展

  80年代初就在应力筛选迅速发展的同时,人们就已经注意到由于设计潜在缺陷的残留量仍不少,为可靠性的提高提供了可观的空间,另外,还有价格和研制周期问题,这是当今动态市场竞争的焦点,实践证明可靠性强化试验正是综合解决这一问题的方法。从图1中可以清楚地看到(2RET获得的可靠性比传统方法高得多,更可贵的是RET在短时间内就获得早期高可靠性,无需像传统法那样需长时间的可靠性增长,从而也降低了成本。

  zui先从事这方面工作称得上者的是G.K Hobbs,KA.GrayL.W.Condra等人。他们称这种试验为高加速试验HALT和高加速应力筛选HASS,前者针对设计,后者针对生产,方法的核心是施加大应力,一步步地加,一次次的排除缺陷,故也叫步进应力法,以此获得高可靠性,从80年代末至90年代初,相继在各工业部门推广应用,无一例外地取得了很大的成功,由于商业竞争与保密的原因至今许多重大成果仍未解密发表。连名称也尚未统一,有的叫步进应力试验step stress,高加速寿命试验HALT,应力寿命试验STRIFE,应力速度和强化试验RET等等。波音公司把RET当作这一试验技术的统称是较为合理的,因为它突出了强化试验的特点。

  RET得到迅速发展的原因还在于90年代市场可靠性观念的更新和关键技术的突破。

  L.Condra在其系列论文说(3),美国生产厂家在80年代认识质量的重要性,深知市场只接受质高价廉的产品,到90年代又认识到可靠性的重要性,深知市场对产品不仅要求高的开箱率,而且要求在设计寿命期内确保性能良好不变,这是新一轮对可靠性的挑战,而RET正是满足这一挑战的方法。

  Condra指出按传统的可靠性定义去应付瞬息万变的动态市场显得太被动了,厂家只对用户的条件规范负责,不对产品的使用负责必然导致在市场中的失败,于是90年代的一种进取性的市场可靠性定义便应时而生。

  一种可靠的产品应随时都能完成用户需其完成的任何任务,这样一来厂家便变被动为主动,了解用户对产品的要求,关注市场的发展,不断改进更新产品,以上称的质量可靠性换取不断扩大市场占有份额,获取丰厚的利润回报,因此可靠性便不再是一种成本负担,相反可靠性正是商家追求的一种资产、一种财富。

  但是,传统的可靠性试验既极费钱又极费时,必须要开发一种新的经济有效的替代法来适应这一需求,这便是RET法。RET技术的理论依据是故障物理学Physics of failure,把故障或夫效当作研究的主要对象,通过发现、研究和*故障达到提高可靠性的目的。对当今高度复杂的电子或机电产品,要发现潜在故障非易事,特别是一些“潜伏”极深的或间歇性故障,必须采用强化应力的方法强迫其暴露,实践证明RET法*。

  Gregg k.Hobbs曾就强化应力的效果问题设计了一种鑫属试件,对疲劳寿命进行了研究(4),发现当应力强度增加1倍时,疲劳寿命降低为1/1000,在实际应用时振动引起的失效就是属这一类型,除了施加强化应力外,由于有缺陷产品的应力集中系数高达2-3倍,从而使疲劳寿命相应降低好几个数量级,这样就使产品内的有缺陷组件与无缺陷组件在相同的强化应力下疲劳寿命提高了档次,使缺陷迅速暴露的同时无缺陷组件损伤甚小,这一理想的效应正是我们所需要的。

  对于温度循环则属热疲劳性质,S.Smithson在《效率与经济性》一文中(5)也给出了类似的效果,若以两个不同的温变率为例,一个5/min,另一个强化到40/min,则它们的疲劳寿命效率比为44001对其它温变率的情况见下表:

温变率℃/min  5    10  15    20     30  40

循环数        400  55  17    7      2.21

min/毎循环    66   33   22   16.5   118

总时间h       440  30   1.9   0.4   0.1

根据上述数据可以看到RET的综合效果是大幅提高可靠性,高度压缩时间,从而也降低了成本。

要实施强化应力必须要有相应的设备,能用传统的试验设备进行RET也能取得某种程度的成功,但由于现在温箱的温变率偏低,多在510℃左右,振动台只有单轴台,试验时需换向,价格也贵,无法满足RET的要求。因此,一种崭新的价廉设备的应时推出配合了RET技术的发展,新设备由高温变率温箱和气动式36DOF振动组成,高温变率用液氮制冷取得,但由于人们对液氮成本过高的担心,致使长期被搁浅,现经全面比较新型技术,因RET的率的时间和高压缩而反使成本有所降低,赛思全新使用PWM新型节能制冷技术从而降低成本和能耗,高度迎得到市场用户的认可的好评!

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