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高加速壽命測試

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高加速壽命測試(highly accelerated life test)簡稱HALT,是一種應力測試英語stress testing的測試方法,為了強化產品的可靠度,讓樣品在預期使用的條件(如溫度變化、振動等)要嚴苛許多的條件下測試,以確認產品設計或是製造上弱點的測試方式[1]。電子、電腦、醫療、軍事產品的製造及研發部門都可以用HALT來提昇產品的可靠度。

在產品的開發生命週期中,可以有效的多次使用HALT。在產品開發時,可以用HALT在產品生命週期初期就找到設計的弱點,此時進行修改的成本也比較低,因此提早找到產品弱點,及早變更,也可以節省開發成本,提早上市時機英語time to market。產品要導入市場銷售時,也可以用HALT來發現新製造流程產生的問題。若產品已經上市,則可以用HALT來確認零件、製造製程、供應商的變化,是否有影響產品的可靠度。

簡介

高加速壽命測試(HALT)是新產品要找出弱點時的重要工具。透過加嚴的應力條件,這類探索性的測試可以快速的找到產品的弱點。HALT的目的是主動的找到產品弱點並且進行修正,以提昇產品的可靠度。高加速壽命測試本身有加速的特性,一般來說會比傳統的測試方式要快,也比較節省成本。

HALT屬於test-to-fail的測試,測試產品直到其失效為止。HALT不會確定產品的可靠度數值,或是實際使用時的失效概率。許多的加速測試是test-to-pass的測試,用來確認產品的壽命以及可靠度。

強烈建議在產品開發的初期就進行HALT測試,來找到產品的弱點,此時是比較適合修改產品、提昇品質的時機,也比較有時間進行修改。

HALT會使用許多的應力因子(由可靠度工程師提供),也可能將不同的因子組合進行測試。電子及機械產品常見的應力因子包括有溫度及振動。其他的因子有電壓、電流、開關機循環等。

標準的HALT流程

在HALT流程中會對產品施加環境應力[2],其程度會比正常使用的條件要大很多。HALT用的應力常常是高低溫、溫度循環、隨機振動、功率裕度,以及斷送電。在HALT進行時,會讓被測器件正常運作,並且持續監控其失效。當應力引發失效時,應該要確認其失效的原因,若可能的話,需修正此問題,讓測試可以繼續進行,找到其他的弱點。

透過HALT可以得到:

  1. 產品的多重失效模式,包括其失效的元件,以及失效的原因,可以和預期的結果相比對。
  2. 產品的操作限度(上限及下限)。這可以和設計裕度以及供應商的規格相比對。
  3. 產品的破壞性限度,是指產品功能失效,且無法修復的運作條件。

測試櫃

HALT需要可設定特殊溫濕度條件的測試櫃(test chamber),也要可以用給定的不同頻率提供偽隨機的振動。HALT測試櫃要可以在六個自由度以2至10,000Hz的頻率振動,溫度從-100度到+200度[3]。有時也會將HALT測試櫃稱為repetitive shock chamber,因為其中會有氣動的氣錘來產生振動。測試櫃也要可以快速的變化溫度,溫度變化率至少要到每分鐘50度。一般會用高功率的電阻電熱裝置來加熱,用液氮來冷卻。

治具

測試治具英語Test fixture要可以將振動傳遞給被測器件,治具本身的設計會是開放式的,或是用空氣對流來為內部溫度快速變化的元件散熱。測試治具的設計可以簡單,固定被測器件即可,也有些會設計更複雜的治具。

監控和失效分析

HALT過程中,需要對被測器件監控,若測試過程出現失效,可以及時偵測。監控用的設備一般會有熱電偶感測器、振動加速規多用電表數據記錄器。失效一般會依元件(例如電阻器電容器二極管印刷電路板等)而有不同的原因。HALT找到的失效類型是在浴缸曲線中的「早期失效」[1]

軍事應用

若在軍事相關的應用,HALT會在合格測試(qualification testing)之前進行。這樣可以提早找到失效,在允收流程的初期就找到問題,避免後面多次的審核。

相關條目

參考資料

  1. ^ 1.0 1.1 Fundamentals of HALT/HASS Testing (PDF). Keithley Instruments, Inc. (Cleveland, Ohio). 2000. 
  2. ^ Staff. What is HALT HASS » Performing HALT. Qualmark. Qualmark Corporation. 1998–2012 [10 June 2012]. (原始內容存檔於March 1, 2012). 
  3. ^ Doertenbach, Neill. The Application of Accelerated Testing Methods and Theory (HALT and HASS). QualMark Corporation. (原始內容存檔於2012-03-01). 

延伸閱讀