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基于HALT试验结果的可靠性计算方法

嘉峪检测网        2020-03-09 10:31

HALT是什么?

 

HALT指高加速寿命试验,刚开始这么命名是因为大家都熟知HALT(加速寿命试验),为了能够吸引大家的注意力顺序推广新的试验方法才这么叫的,其实最初的HALT和ALT一点关系都没有,而强度比ALT更高只是个噱头。无论如何最终成功了。

 

HALT是美国的Hobbs最新提出来并持续进行完善,他认为通过提高产品的试验应力的水平可以更快的计划产品的潜在失效,从而提高试验的效率发现更多的潜在失效,最终达到改善产品可靠性的目的。最初只是针对电路板产品,所以应力只有温度和振动,试验项目分为温度步进试验、温度循环试验、振动步进试验和综合试验。

 

基于HALT试验结果的可靠性计算方法

HALT的应用现状:

 

从HALT试验方法提出来的时候就认为HALT只是用来发现潜在的问题,无法用来对产品的可靠性水平进行评估。另外就是假设在更高应力条件下产品的失效模式并未发生变化,而发现的失效企业可以自主决定是否进行改善。另外就是在试验中所发现的失效并不确定一定会在现场发生,但是有人做过相应的研究发现HALT试验中发现的失效大部分都会在现场发生。

 

随着HALT试验的开展,后来又基于HALT发展了HASS/HASA(高加速应力筛选)来进一步的最大化利用HALT试验的结果来帮助企业改善产品的可靠性。

 

现在企业的实际应力绝大部分仍然局限在上面的应用,一直没有什么实质性的变化在后期Hobbs提出HALT试验并不局限于温度和振动,只要是提高产品的应力所开展的试验都可以称为HALT试验。可惜额是在温度和振动以外的应力很少得到应用,希望能够见过更多的企业在HALT上进行深入来完善HALT试验。HALT试验已经在消费电子行业和通讯行业得到了广泛应用,而中国也发布的相应HALT试验指南国标来知道HALT试验的开展,相信HALT会获得更多行业的认可并帮助更多的企业来提高产品的可靠性水平。

 

产品可靠性评估现状:

 

产品不同阶段有不同的可靠性评估方法,他们各有优缺点,下面是主要不同阶段产品可靠性评估方法的对比。

 

基于HALT试验结果的可靠性计算方法
 

上面这些评估方法已经形成至少20年以上了,随着产品开发周期的缩短,产品可靠性水平要求的提高,现有的可靠性评估水平已经严重落后于我们的期望,工业界都需要有一个全新的可靠性评估方法来帮助企业保证产品的可靠性水平。

 

基于HALT试验结果的可靠性计算方法验证和对比:

 

在美国已经有OPS开发商用工具来对HALT试验结果进行产品的可靠性计算,下面表格中的OPS Calculation就是通过他们的工具计算出的产品失效率结果,而Field Act则是产品的实际现场年失效率,HALT Test Result是产品的HALT试验结果。我们可以看到计算结果和现场失效率水平比较接近,这证明这样的方法是可行的。由于OPS未公开任何的计算方法,这里只讨论通过HALT开展产品的可靠性水平是否可行。

 

通过矩阵利用前三行数据的HALT试验结果和对应的现场失效率水平来计算后面的5个产品的失效率水平,计算结果见Matrix列,我们可以看到实际的失效率的差异与OPS的计算结果接近,但是由于这里的产品是否属于同一企业,复杂程度如何都是未知,相信通过限定产品类型和复杂程度可以提高计算的精度,另外通过大样本的数据进行优化也可以提高计算精度,从而使得通过HALT试验结果可以进行产品可靠性的计算成为可能。

 

基于HALT试验结果的可靠性计算方法
 

HALT试验结果是否可以用进行可靠性计算?

 

HarryMcLean在HALT试验中具备非常丰富的经验,他首先提出通过产品不同阶段的HALT试验结果来进行产品的可靠性水平的对比评估,最终申请了相关发明专利并获得通过。后来与OPS合作开发利用HALT试验结果进行产品可靠性评估,这在之前的专利基础上又进了一步,不过关于HALT试验结果进行可靠性评估的具体算法没有进行公开,所以也无从了解具体的算法如何。但是这至少说明利用HALT试验结果进行可靠性评估是可行的。他还通过具体的实例来说明HALT计算的结果和现场失效率的差异来证明其可行性。

 

具体实施说明:

 

步骤一、确定产品的关键应力的类型和数量

根据产品类型和使用环境来确定产品的关键应力的类型和数量;产品关键应力的类型为温度、电压、湿度、电流、频率、静电、振动、推拉力、弯折、盐雾、臭氧、气压、光照或温度循环中的任意两种或多种。

 

步骤二、获得已经销售同类型不同型号产品所有关键应力的工作极限水平

基于确定的关键应力的类型和数量,对已销售同类型不同型号产品的全新样品开展高加速寿命试验,获得全部型号产品的所有关键应力的工作极限水平;已销售同类型不同型号产品的高加速寿命试验参考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来开展并记录试验结果。开展高加速寿命试验已经销售同类型不同型号产品的型号数量与所确定的关键应力的类型的数量一致。每个型号产品至少测试三个样品。

 

步骤三、获得已经销售同类型不同型号产品现场失效率水平

搜集已销售同类型不同型号产品现场失效数据和销售数据,对每个型号产品的数据进行分析得到每个型号产品的现场失效率水平;已销售同类型不同型号产品现场失效率水平所需要收集已经销售同类型不同型号产品现场失效数据和销售数据,通过统计分析来获得每个型号的现场失效率水平。所需要收集的同类型不同型号产品的产品型号数量与所确定的关键应力的类型数量一致。记录下全部型号产品所有应力的工作极限水平。

 

步骤四、获得已销售同类型不同型号产品关键应力的类型和现场失效率的关系

对已销售同类型不同型号产品的关键应力的工作极限水平和现场失效率进行矩阵计算获得已销售产品关键应力的类型和现场失效率的关系;已销售同类型不同型号产品关键应力的类型和现场失效率的关系通过矩阵进行计算,具体公式推导如下:

 

基于HALT试验结果的可靠性计算方法

 

其中为关键应力的工作极限水平、为关键应力的类型、为现场失效率、n为关键应力的类型的数量、i为矩阵的列指标,j为矩阵的行指标,1≤i,j≤n。n的取值范围为大于1小于15的整数值。

 

假定新型号产品关键应力工作极限水平为,根据上面的数学计算对于新型号产品的现场失效率为。

 

步骤五、获得新型号同类型产品高加速寿命试验

基于确定的关键应力的类型和数量,对新型号同类型产品的全新样品开展高加速寿命试验,获得其所有关键应力的工作极限水平;新型号同类型产品的高加速寿命试验参考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来开展并记录试验结果。新型号同类型产品高加速寿命试验至少测试三个样品。记录下产品不同应力的工作极限水平。

 

步骤六、计算新型号同类型产品的现场失效率

基于获得的已销售产品关键应力的类型和现场失效率的关系,以及新型号同类型产品的高加速寿命试验的所有关键应力的工作极限水平,计算新型号同类型产品现场失效率。

 

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来源:环境与失效分析