高加速壽命試驗(yàn)（Highly Accelerated Life Testing，簡稱HALT試驗(yàn)）HALT一詞是Gregg K. Hobbs 于1988年提出的。是一種利用階梯應(yīng)力加諸于試品，并在早期發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品缺陷、操作設(shè)計邊際及結(jié)構(gòu)強(qiáng)度極限的方法。試品通過HALT所暴露的缺陷，涉及線路設(shè)計、工藝、元部件和結(jié)構(gòu)等方面。HALT的主要目的是在產(chǎn)品設(shè)計和試產(chǎn)階段，通過試驗(yàn)，快速發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品的潛在缺陷，并加以改進(jìn)和驗(yàn)證，從而增加產(chǎn)品的極限值，提高其堅固性及可靠性。施加于試品的應(yīng)力，包括振動、高低溫、溫度循環(huán)、電力開關(guān)循環(huán)、電壓邊際及頻率邊際測試等。

HALT試驗(yàn)是由美國軍方所延伸出的設(shè)計質(zhì)量驗(yàn)證與制造質(zhì)量驗(yàn)證的試驗(yàn)方法，現(xiàn)已成為美國電子業(yè)界的標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品驗(yàn)證方法。它將原需花費(fèi)6個月甚至1年的新產(chǎn)品可靠性試驗(yàn)縮短至一周，且在這一周中所發(fā)現(xiàn)的產(chǎn)品問題幾乎與客戶應(yīng)用后所發(fā)現(xiàn)的問題一致，故HALT的試驗(yàn)方式已成為新產(chǎn)品上市前所必需通過的驗(yàn)證。

HALT以連續(xù)的測試、失效分析、缺陷改進(jìn)及驗(yàn)證構(gòu)成了整個程序，而且可能是個閉環(huán)循環(huán)過程。往往一個測試計劃，需要重復(fù)進(jìn)行幾次，除非一次性能經(jīng)受加速應(yīng)力試驗(yàn)。其關(guān)鍵在于分析失效的根本原因。試驗(yàn)的主要功能如下：

1．利用高環(huán)境應(yīng)力將產(chǎn)品設(shè)計缺陷激發(fā)出來，并加以改善；

2. 了解產(chǎn)品的設(shè)計能力及失效模式；

3. 作為高應(yīng)力篩選及制定品質(zhì)核查規(guī)格的參考；

4. 快速找出產(chǎn)品制造過程的瑕疵；

5. 增加產(chǎn)品的可靠性，減少維修成本；

6. 建立產(chǎn)品設(shè)計能力數(shù)據(jù)庫，為研發(fā)提供依據(jù)并縮短設(shè)計制造周期。

高加速壽命試驗(yàn)的具體測試內(nèi)容包括以下幾點(diǎn)：

1. 逐步施加應(yīng)力直到產(chǎn)品失效或出現(xiàn)故障；

2. 采取臨時措施，修正產(chǎn)品的失效或故障；

3. 繼續(xù)逐步施加應(yīng)力直到產(chǎn)品再次失效或出現(xiàn)故障，并再次加以修正；

4. 重復(fù)以上試驗(yàn)→失效→改進(jìn)的步驟；

5. 找出產(chǎn)品的基本操作界限和基本破壞界限。

今天，HALT的可靠性測試技術(shù)在國內(nèi)外電子業(yè)界已得到廣泛關(guān)注和認(rèn)識。因其具有傳統(tǒng)的環(huán)境試驗(yàn)技術(shù)難以媲美的功效，目前被國外眾多知名企業(yè)采用。該試驗(yàn)直接體現(xiàn)出來的重要性，有以下幾點(diǎn)：

1．快速暴露產(chǎn)品潛在缺陷；

2．通過試驗(yàn) → 改進(jìn) → 驗(yàn)證這一循環(huán)方式，有效增加產(chǎn)品的極限值；

3．產(chǎn)品可靠性得到明顯提升；

4．大大縮短產(chǎn)品研發(fā)、設(shè)計、生產(chǎn)和上市周期；

5．長遠(yuǎn)來看，降低產(chǎn)品成本。

編制和執(zhí)行HALT和HASS測試文件時，常會接觸一些專業(yè)術(shù)語。下面對一些常見的術(shù)語進(jìn)行了解釋。

• 寬帶振動 —— 振動能量分布在較寬的頻率范圍（如：20～10000Hz）。
• 破壞極限 —— —個或多個產(chǎn)品的工作狀態(tài)不再滿足技術(shù)條件要求，且應(yīng)力降低后，產(chǎn)品也不能恢復(fù)正常工作的那個應(yīng)力強(qiáng)度值（硬故障）。
  • 破壞極限包括：破壞極限上限值（Upper Destruct Limit, UDL）
  • 破壞極限下限值（Lower Destruct Limit, LDL）
  • 對于振動實(shí)驗(yàn)只有上限。
• 功能監(jiān)測 —— 監(jiān)測產(chǎn)品工作狀態(tài)、工作性能以及工作參數(shù)等，從而判斷產(chǎn)品是否失效或退化。監(jiān)測還可以包括內(nèi)部診斷（內(nèi)部結(jié)構(gòu)分析）。功能監(jiān)測貫穿于整個高加速壽命試驗(yàn)（HALT）過程。
• 工作（操作）極限 ——一個或多個產(chǎn)品的工作狀態(tài)不再滿足技術(shù)條件要求，但應(yīng)力降低后，產(chǎn)品仍能恢復(fù)正常工作的那個應(yīng)力強(qiáng)度值（軟故障）。工作（操作）極限包括：
  • 工作（操作）極限上限值（Upper Operating Limit, UOL）
  • 工作（操作）極限下限值（Lower Operating Limit, LOL）
  • 對于振動實(shí)驗(yàn)只有上限。
• 功率譜密度（Power Spectral Density, PSD）—— 在隨機(jī)振動曲線中與頻率相對應(yīng)的量級參數(shù)，單位為g2/Hz. 通常情況下也可以與加速度譜密度相對應(yīng)（Acceleration Spectral Density，ASD，單位為m2/s3）
• 重復(fù)沖擊振動 —— 一種由重復(fù)沖擊脈沖激勵所形成的振動。由氣錘沖擊振動臺面所產(chǎn)生的振動為典型的重復(fù)沖擊振動。
• 故障根本原因分析（Root Cause Analysis，RAC）—— 確定產(chǎn)品故障或失效的原因，全面理解故障模式和故障原因。分析過程可能需要運(yùn)用一些失效分析工具，例如掃描電子顯微鏡、光學(xué)顯微鏡等。
• 六自由度振動（Six Degree of Freedom Vibration）—— 一種模擬三軸六個方向振動的振動方式。
• 步進(jìn)應(yīng)力試驗(yàn) —— 通過逐級增加試驗(yàn)應(yīng)力，確定產(chǎn)品極限的試驗(yàn)過程。
• 熱電偶 —— 把兩種不同材料的金屬導(dǎo)線一端連接（例如：熔接）在一起，作為溫度測量點(diǎn)的溫度傳感器。由于熱電偶隨著溫度不同產(chǎn)生不同的熱電流，形成電壓差，通過采集電壓值就可以得出相應(yīng)的溫度值。

1.形成試驗(yàn)團(tuán)隊

HALT測試，須由一個團(tuán)隊參與。為保證HALT順利進(jìn)行，并獲取良好的試驗(yàn)效果，此團(tuán)隊?wèi)?yīng)由不同專業(yè)的技術(shù)人員組成，即涉及到與產(chǎn)品研發(fā)設(shè)計、制造工藝和質(zhì)控等專業(yè)技術(shù)人員。

設(shè)計工程師幫助開展產(chǎn)品功能測試，判斷由于試驗(yàn)應(yīng)力增加可能引發(fā)的產(chǎn)品突發(fā)故障。他們要在整個HALT試驗(yàn)和失效分析過程（例如：修復(fù)產(chǎn)品缺陷）中提供技術(shù)支持。其它方面的專業(yè)人員還應(yīng)當(dāng)包括可靠性工程師、制造工程師以及操作HALT試驗(yàn)設(shè)備的人員。 無須所有的技術(shù)人員在整個HALT測試過程都要在現(xiàn)場，但在需要的時候，應(yīng)該能夠及時加入團(tuán)隊。在HALT試驗(yàn)中出現(xiàn)問題時，相關(guān)技術(shù)人員應(yīng)能在其技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)發(fā)揮其作用。

2.失效分析平臺

需要搭建相應(yīng)的失效分析平臺，配備適當(dāng)?shù)姆治龉ぞ?。?dāng)產(chǎn)品在HALT試驗(yàn)中出現(xiàn)故障時，分析并確定產(chǎn)品出現(xiàn)故障的根本原因。

3.HALT試驗(yàn)前的技術(shù)會議

議程討論決定進(jìn)行HALT試驗(yàn)的相關(guān)測試細(xì)節(jié)：

1)HALT試驗(yàn)儀器及樣品監(jiān)測儀器等相關(guān)儀器的功能和參數(shù)的要求；

2)產(chǎn)品在臺面上的安裝方式；

3)監(jiān)測樣品狀態(tài)的熱電偶和加速度傳感器在產(chǎn)品上的安裝位置及方式；

4)確定HALT測試程式和試驗(yàn)嚴(yán)酷度。

（注：HALT試驗(yàn)后，團(tuán)隊?wèi)?yīng)進(jìn)行總結(jié)，討論分析HALT試驗(yàn)中出現(xiàn)的故障，尋找原因，從材料、器件、工藝或線路設(shè)計等方面制定相應(yīng)的產(chǎn)品改進(jìn)方案。）

高加速壽命試驗(yàn)（HALT）設(shè)備，必須包括滿足以下要求的溫度試驗(yàn)和振動試驗(yàn)兩項(xiàng)基本能力，并且能同時進(jìn)行溫度和振動的組合試驗(yàn)。

1.振動試驗(yàn)技術(shù)參數(shù)

1）6自由度（三軸向六個自由度）的重復(fù)沖擊振動功能和準(zhǔn)隨機(jī)振動功能；

2）振動能量可分布帶寬：10Hz ～ 10000Hz；

3）臺面的最大振動輸出量級不小于35Grms（臺面不加負(fù)載）。

2.溫度試驗(yàn)參數(shù)

溫度試驗(yàn)是為了對產(chǎn)品進(jìn)行快速的溫度變化試驗(yàn)，這就要求HALT試驗(yàn)設(shè)備的空氣循環(huán)系統(tǒng)能產(chǎn)生足夠大的風(fēng)速，達(dá)到產(chǎn)品快速溫變效果以及保持溫度穩(wěn)定。設(shè)備溫度試驗(yàn)參數(shù)要求如下：

快速溫變能力（最大溫變速率不小于45℃/min）；

溫度變化范圍：-80℃～+170℃。

3.溫度數(shù)據(jù)的采集系統(tǒng)

進(jìn)行高加速壽命試驗(yàn)（HALT）時，需采集并監(jiān)控試驗(yàn)樣品的響應(yīng)數(shù)據(jù)，包括溫度信息、振動信息以及性能參數(shù)等。

須配備溫度采集裝置，收集并儲存溫度傳感器的數(shù)據(jù)信息，以驗(yàn)證試驗(yàn)過程中的溫度應(yīng)力是否真正施加到產(chǎn)品上。這可以通過HALT試驗(yàn)設(shè)備系統(tǒng)本身的溫度采集系統(tǒng)進(jìn)行采集，還可以利用其它的多通道溫度采集系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)。溫度采集裝置中的熱電偶，必須在（-100℃～＋200℃）的溫變范圍內(nèi)有穩(wěn)定的溫度感應(yīng)特性，熱電偶的線徑（直徑）應(yīng)不大于0.3274mm。

4.振動數(shù)據(jù)的采集系統(tǒng)

采集并存儲振動傳感器數(shù)據(jù)信息，是為了驗(yàn)證試驗(yàn)過程中的振動應(yīng)力是否真正的施加到樣品上。這可以通過HALT試驗(yàn)設(shè)備系統(tǒng)本身的振動頻譜采集系統(tǒng)進(jìn)行采集，也可以利用能夠采集相關(guān)數(shù)據(jù)（例如：加速度，位移）和顯示振動頻譜的振動采集系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)。加速度傳感器應(yīng)配備三軸傳感器，響應(yīng)頻率范圍為2Hz ～10000Hz，加速度測量范圍為-500g～+500g。傳感器的尺寸應(yīng)該足夠小，這樣能夠監(jiān)測樣品任何位置的振動響應(yīng)。同時要求傳感器的質(zhì)量應(yīng)足夠輕，這樣他們的重量就不會明顯地影響樣品的振動響應(yīng)，或改變樣品的響應(yīng)特征。

5.其它輔助測試設(shè)備

主要指產(chǎn)品的性能監(jiān)測設(shè)備，用以判斷產(chǎn)品是否發(fā)生故障。

6.液氮和壓縮空氣供應(yīng)

進(jìn)行HALT試驗(yàn)，需準(zhǔn)備足夠的液氮，保證實(shí)驗(yàn)順利進(jìn)行。另壓縮機(jī)產(chǎn)生的壓力應(yīng)與試驗(yàn)設(shè)備匹配，典型值為0.8MPa。壓縮空氣用于驅(qū)動HALT試驗(yàn)機(jī)的氣錘，最好經(jīng)過干燥處理，避免因空氣中含有水分導(dǎo)致氣動系統(tǒng)中的金屬部件銹蝕。壓縮空氣流量需保證，一般而言，流量達(dá)250m3/h是足夠的。

1.試驗(yàn)樣品應(yīng)該用序列號或其它標(biāo)識區(qū)分。

2.試驗(yàn)中要確認(rèn)有一個熱電偶粘貼在樣品上，作為試驗(yàn)中溫度校準(zhǔn)控制的熱電偶傳感器。試驗(yàn)溫度校準(zhǔn)控制系統(tǒng)為一個閉環(huán)的溫度感應(yīng)調(diào)控系統(tǒng)。熱電偶感應(yīng)溫度應(yīng)該盡量接近試驗(yàn)的平均溫度，應(yīng)該粘貼在樣品的外表面，盡量安裝在熱容量相對較低的位置。不應(yīng)把熱電偶安裝在發(fā)熱部件附件或樣品的密閉空間內(nèi)。

3.試驗(yàn)中，應(yīng)該盡量保證溫度應(yīng)力和振動能量能最大化地傳導(dǎo)給安裝在試驗(yàn)臺上的試驗(yàn)樣品。高加速壽命試驗(yàn)（HALT）的目的是以通過加速樣品疲勞的方法來發(fā)現(xiàn)樣品的弱點(diǎn)。為達(dá)到準(zhǔn)確的試驗(yàn)效果，需要確定最佳的試驗(yàn)樣品應(yīng)力極值。

4.需要考慮樣品的尺寸和重量，選擇合適的HALT試驗(yàn)設(shè)備進(jìn)行試驗(yàn)。

5.可以通過修改樣品的框架來提高樣品的熱傳導(dǎo)速率。例如，拆除樣品的面板或外殼，在樣品的底部開孔形成空氣的流通通道等。

6.試驗(yàn)中，要把監(jiān)測樣品溫度的熱電偶粘貼在合適的位置。一般放在以下幾個位置：發(fā)熱量大的元件與部件；對溫度敏感的電子元件和部件；高熱容量的部件。把熱電偶粘貼在高熱容量部件上，可以幫助確定必要的溫度極值點(diǎn)的試驗(yàn)停留時間，使樣品達(dá)到穩(wěn)定的溫度。

7.盡量使臺面振動量1：1傳遞到試驗(yàn)樣品上。

8.測量試驗(yàn)樣品振動響應(yīng)的加速度傳感器需要安裝在合適的位置，用來評估試驗(yàn)樣品的振動響應(yīng)特性。建議安裝位置：靠近支架安裝器件附近；振動最強(qiáng)的位置，如PCB板卡的中心位置；可能對振動比較敏感、脆弱的位置。

高加速壽命試驗(yàn)不用于確定產(chǎn)品的壽命。因?yàn)槲覀冴P(guān)心的是使產(chǎn)品盡可能提高可靠性，可靠性量值的測定并不重要。然而，對于具有耗損時間的機(jī)械產(chǎn)品，盡可能準(zhǔn)確地知道其壽命是非常重要的。

高加速壽命試驗(yàn)比起加速壽命試驗(yàn)來，一個重要優(yōu)勢就是在找尋影響外場使用的缺陷方面的速度較快。完成一個典型的高加速壽命試驗(yàn)僅需2-4天，而且我們找尋的最終將變成外場使用問題的缺陷的成功率非常高。

加速壽命試驗(yàn)比起高加速壽命試驗(yàn)的一個優(yōu)勢是，我們不需要任何環(huán)境設(shè)備。通常，臺架上試驗(yàn)就足夠了。并且許多情況下，在用戶的設(shè)施上就能進(jìn)行該試驗(yàn)。另一個好處就是試驗(yàn)?zāi)芡瑫r確定產(chǎn)品的壽命，而這一點(diǎn)對高加速壽命試驗(yàn)來說卻做不到。