基于GB/T 29309标准的HALT测试技术分析

韩彬

（苏州市产品质量监督检验所 国家信息网络产品质量监督检验中心，苏州 215000）

引言

高加速寿命试验简称HALT(Highly accelerated life test)试验，就是一种通过逐步增强施加在试验样品上的试验应力（如温度、振动、快速温变及振动综合应力等）来确定产品的耐受应力极限的试验，主要应用在产品研发阶段。通过在产品生产测试的早期，在发现产品设计的缺陷或薄弱点（如电路板的开路短路、裂纹或过孔缺陷、紧固件或元器件的松动、焊料不足、连线松脱等问题），然后进行改进分析，达到提高产品可靠性的试验。本文结合标准GB/T 29309-2012，以某款开关电源为例，对试验设备、工作极限与破坏极限、试验步骤及设备维保等方面展开介绍，为电子产品可靠性测试提供相关探讨。

1 HALT试验设备介绍

高加速寿命试验设备主要由振动应力试验系统、温度应力试验系统要求两部分构成。在环境激发试验中，该装置产生强化应力，能加速试验样品的疲劳损伤。前者通过压缩空气驱动多个气锤，作三轴六自由度运动，击打振动台面，输出非高斯宽带随机振动应力；而后者是以大功率电热元件和液氮制冷的方式，实现温度应力阶梯步进或快速温变，具体要求见表1。

本次试验中采用的是美国QualMark公司HALT箱，型号为TYPHOON 3.0，其振动方式为三轴六自由度、振动范围为75grms，温度范围为-100℃～+200℃，温变速率70K/min，振动台面尺寸36" X 36" ，符合标准要求，适用于小批量产品的HASS筛选试验，中大型产品的HALT试验，是目前测试机构的首选设备。左侧分别为数值状态显示区、手动执行区、程序执行区，最后右侧为能量输出控制表（即当前加热、制冷或振动能量）；手动执行区启动chamber on后直接设置温度或振动值，按回车就可以运行；程序执行区则通过编辑相关试验程序， 如 Thermal Dwell、Vibration Dwell、Thermal Ramp、Thermal Ramp、Thermal and Vibration Dwell或 Thermal and Vibration Ramp来进行相关复杂试验，见图1。

表1 GB/T 29309对试验装置的要求

2 振动工作极限和破坏极限介绍

标准中对工作极限的定义为：当试验样品的工作特性不再满足技术条件的要求，但试验应力强度降低后，试验样品仍能恢复正常工作特性时所承受的试验应力强度值；而破坏极限则强调试验应力强度降低后，试验样品再也能恢复正常工作特性时所承受的试验应力强度值。以振动应力极限为例来介绍，具体见图2，可按下述步骤及方法进行确定，试验从起始量级开始，按一定的步进值递增。当振动量级增至g2时，试验样品出现失效，再把振动量级降至g1，样品恢复正常；继续将振动量级增至g3，试验样品又出现失效，此时将量级再次降至g1，样品又恢复正常，则确认g1为试验样品的振动工作极限。继续增加振动量级，若当量级升至g4时，试验样品出现失效，接着把量级降至g1，试验样品的性能未能恢复正常，且停止振动后，样品仍不能恢复正常，则确定g4为试验样品的振动破坏极限。

图1 HALT试验软件控制界面介绍

3 HALT试验步骤及注意

以某开关电源为例，见图3，试验前对受试样品进行机械性能（外观和内部结构）和电气性能检查；若带有过温保护的产品,要求将过温保护功能去掉；对于有外壳的样品如果可能要求将样品外壳去掉，保证样品内部电路与环境温度一致变化。试验样品间保持适当距离，并且不应互相重叠，试验样品不得对箱内条件产生明显的影响；振动步进试验和综合应力试验前要对正确地对样品进行装夹。除非相关产品规范另有规定，一般按照表2的规定进行试验。

图2 振动工作极限和破坏极限确认示意图

图3 试验样品（某款开关电源）

试验时，以步进的方式不断增强试验应力，直至试验样品的工作特性不再满足技术条件的要求。此时再以步进值降低试验应力强度，观察样品的工作状态，在每个试验的每个停留阶段进行功能监测，检查试验样品功能是否正常（如输出电压、反复开关机是否正常、输入欠压保护是否正常、负载跳变是否正常等），如果功能正常，继续加大试验应力继续试验，直到满足试验结束条件为止。当试验样品出现下列情况时，则可以停止HALT试验：试验已经满足参考判定标准要求；找到产品的工作极限或损坏极限；对于温度循环或综合应力循环达到规定的循环次数没有发生失效；达到试验设备的极限；出现非功能性失效如焊点融化，PCB严重受损等等；与同类产品相比或根据经验数据认为可以终止试验；继续改进成本较大，得不偿失。

HALT试验设备需要专业人员操作，未经培训不得操作，在试验开始前、试验中、试验结束后等阶段，对设备操作的注意点见表3。

4 结束语

随着标准的更新，对电子产品的寿命测试要求越来越高。本文从测试标准、测试设备、测试步骤等方面进行讨论。HALT测试作为新兴的试验方法，在电子电器产品研发的早期阶段采用，对于提高产品的可靠性，发现潜在缺陷，避免后期生产才能发现相关问题，有利于企业降低产品开发成本。相比传统的GB 2423高温、低温、振动等单一测试技术，HALT测试技术正以其独特魅力，在激烈的市场竞争中，为广大企业所应用。

表2 HALT试验顺序

表3 试验注意点

[1] 樊强．高加速寿命试验和高加速应力筛选试验技术综述[J].电子产品可靠性与环境试验, 2011, 04（4）：53-55．

[2] GB/T 29309-2012 ,电工电子产品加速应力试验规程 高加速寿命试验导则[S]．

[3] 崔祥飞，程维明，杨东，高加速寿命可靠性试验HALT技术研究[J]．环境技术，2009,06（5）:45-48．