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標題: 創(chuàng)建高加速應力篩選剖面有哪些步驟？ [打印本頁]

作者: 佩特科技 時間: 2018-8-24 15:26
標題: 創(chuàng)建高加速應力篩選剖面有哪些步驟？

使用高加速應力篩選方法能夠幫助電子制造企業(yè)評估電子產品的可靠性，減少或消除產品故障。但應用高加速應力篩選有一個前提，就是需要創(chuàng)建一個產品剖面，然后在此基礎上對產品施加不同的壓力，以決定是否需要進行調整。

作為標準電子工業(yè)流程中的一個環(huán)節(jié)，高加速應力篩選（highly accelerated stress screen，HASS）用于激發(fā)和檢測產品的早期缺陷，而非查找全部缺陷。事實上，生成一個構造良好HASS剖面的幾率有限，其激發(fā)PCBA電子產品缺陷的能力隨故障模式的變化而有所不同。在試圖將缺陷激發(fā)成為難度更大的故障模式時，由此增加的應力可能會造成損壞結果。

盡管應力及HASS的變更可能需要根據(jù)基礎技術對方法自行定義，但并不影響這種方法同樣適用于其他產品領域。

確定是否有必要進行HASS調優(yōu)，首先要在現(xiàn)場數(shù)據(jù)和生產數(shù)據(jù)之間建立評估。評估結果直接反映現(xiàn)有HASS剖面的效能。如果由于PCBA產品生產缺陷和生產測試產量下降而導致現(xiàn)場故障呈上升趨勢，此時應考慮進行HASS調優(yōu)。

HASS剖面的設計與開發(fā)，主要依據(jù)高加速壽命試驗（HALT）所得到的結果。企業(yè)在PCBA加工生產實踐中，小編建議可以通過以下五個步驟提高產品的可靠性：

1、高加速壽命試驗

要想全面理解HASS調優(yōu)，首先讓我們從高加速壽命試驗（HALT）開始，一起對HASS剖面的基本結構進行回顧。

HALT是一種限度測試，而非通過失敗測試。測試的主要目的是確定產品的環(huán)境（溫度和振動）影響限度；此外，它還適用于測量產品的穩(wěn)健性。

根據(jù)HALT試驗中完成5項測試的結果，對HASS試驗剖面進行設計。通常以溫度、振動水平和停延時間為起點，或根據(jù)產品實際情況進行調整。這5項測試分別為：

1）低溫步進應力試驗（Cold step stress）。以20攝氏度為起點，將環(huán)境艙的大氣溫度降至10攝氏度。每個溫度級別上的停延時間可以根據(jù)產品的不同而有所差異，但建議在溫度穩(wěn)定后至少保持10分鐘。

2）高溫步進應力試驗（Hot step stress）。以30攝氏度為起點，將環(huán)境艙的大氣溫度提高10攝氏度。每個溫度級別上的停延時間可以根據(jù)產品的不同而有所區(qū)別，但建議在溫度穩(wěn)定后至少保持10分鐘。

3）快速溫變循環(huán)試驗（Rapid thermal transitions）。最小的溫度循環(huán)范圍應該在高低溫步進應力測試中所確定的溫度工作上限和溫度工作下限的5攝氏度內。通常至少進行3個溫變循環(huán)，并且在每個溫度極限值時至少保持10分鐘。

4）振動步進應力試驗（Vibration step stress）。從5Grms開始（較低水平的振動量級，1Grms用于精細產品，增量在5Grms內），至少停延5分鐘（時長根據(jù)產品質量的不同而變化）。試驗室內大氣溫度應當為室溫，連續(xù)施加振動步進應力直至產品振動工作極限或破壞極限。

5）綜合應力試驗（Combined environment）。至少進行5個綜合應力循環(huán)，除非在所有5個循環(huán)之前出現(xiàn)了破壞性故障。溫度循環(huán)應保持在溫度工作上限和溫度工作下限的5攝氏度內。起始振動量值則是通過將振動破壞極限除以5加以確定的。在后續(xù)的每個溫度循環(huán)中，振動量級都增加相同數(shù)值；也就是說，如果最大振動量值為50Grms，則起始振動量值為10Grms。

2、高加速應力篩選

HALT試驗得到的結果通常作為HASS剖面的設計依據(jù)。溫度應力起始值通常為溫度步進應力試驗中所確定工作極限的80%，即測試單元在HALT試驗中完全發(fā)揮作用時的溫度水平。

振動步進應力試驗中，振動應力的起始值通常為50%的破壞極值。下圖展示了HASS剖面的標準模型。方形波代表溫度，梯形波表示振動水平。

在上圖中的HASS剖面顯示了兩個HASS循環(huán)。實踐中，并無固定的周期次數(shù)或行業(yè)標準用于篩選產品；主要還是取決于PCBA加工廠所生產產品的類型和數(shù)量。

對于大多數(shù)更關心產量的電子制造企業(yè)而言，建議至少循環(huán)兩次；如果希望識別出更多的潛在缺陷，3~5次循環(huán)比較適宜。HASS試驗第一個循環(huán)的根本目標是查找到所有缺陷；做到這一點則無需開展后續(xù)循環(huán)，從而縮短測試時間、提升產量。

HASS試驗由兩個部分（或階段）組成。第一個階段為預篩選階段，在極短時間內激發(fā)出任何潛在的生產缺陷或零部件缺陷；第二個階段是測試階段，目標在于識別缺陷。在測試階段，產品需接受功能測試。相比之下，預篩選階段所用應力水平高于測試階段。

3、育種失效測試

判斷HASS試驗能否有效地檢測出生產缺陷，可以采用篩查證明或育種失效測試（Seeded failure testing）。為了更好地失效判定，建議對與生產缺陷相關的10種現(xiàn)場故障中，分析其排名前5位的故障類別。

將每一次失效視作一次育種，按照既定的HASS試驗流程進行篩選，以確定HASS剖面的檢測功能。如果檢測出的種子故障數(shù)較低（全部10個中不超過5個），則需要調整HASS剖面并重新檢測。

4、安全網

在設計HASS剖面并完成篩選驗證后，必須確保HASS測試條件的適宜性，即在有效檢測出可能造成設備故障的潛在不良，同時不致造成設備損壞或“內傷”。這里，可以采用安全網（Safetyof screen，SOS）測試，將產品按照調整后的HASS剖面進行反復檢驗，以判定最佳的測試條件。

一般情況下，測試循環(huán)以40次作為有效起點。如果時間允許，產品在第一次故障發(fā)生之前可經過多次循環(huán)。產品在HASS試驗中損耗的可靠壽命，可以用通過下列公式直接計算得出，并用百分比表示，計算公式為：可靠壽命=（HASS剖面循環(huán)次數(shù)÷SOS循環(huán)次數(shù)）×100%。

例如，可靠壽命=（2÷40）×100=5%，表示產品經過兩次HASS剖面循環(huán)和40次SOS測試，其可靠壽命耗損最高為5%。

5、HASS調優(yōu)

對于電子制造企業(yè)而言，盡管開展了HALT和HASS試驗項目，并對所有標準的指導方針進行了研究，但在項目初期或實施早期仍然會遭遇失敗，即使其產品的缺陷已經明顯少于未經過HASS試驗的項目。

在HASS調優(yōu)（HASS tuning）和定速過程中對HASS基本流程稍做變更或調整，可以提高給定失效模式的檢測和沉淀概率。壓力級別的變化將影響到該領域中存在的缺陷類型。

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