高加速寿命试验和高加速应力筛选试验技术综述

收稿 日期 ：２ １— ５ ０ ０ １ ０ －４
作者简介 ：樊强彩 （９１ ） １８一 ，男，四川成都人 ， 从事环境试验工作。
５ ８ Ｄ ＮＩＨＮＩＫＫＯ Ｉ ＨＡ Ｊ Ｇ ＨＹＮ Ｉ ＺＣＡＰ ＥＡ Ｘ Ｇ Ｕ ＵＮＩ Ｓ Ｉ Ａ Ｎ ＮＹ Ｎ Ａ
第 ４期
樊
强 ：高加速 寿命试验和高加速应力筛选试验技术综述
Ｈ Ｌ Ａ Ｔ是 以连续 的试 验 、分 析 、验 证及 改进 来
动等应力所引起 的机械疲劳损伤 ，他们之间的关系
如下 ： Ｄ＝ｎ （） １
式 （）中：Ｄ １ —— 累积的疲劳损伤；
ｎ — —
应力循环次数 ；
ｃ— — ｒ 机械应力 ，即单位面积的作用力 （ － 由热 膨胀 ，静载荷 、振动或其它导致机械应力的作用所
赶上 现 代 电子 设 备发 展 的 步伐 。Ｈ Ｌ Ａ Ｔ＆ Ｈ Ｓ Ａ Ｓ试
验就是在克服环境模拟试验周期长 、试验效率低 、
试验 耗费 大等缺 点 的基 础 上发展 起来 的一 种新 的可
然很多 ，使可靠性差和返修频 繁 ，使得保证期 费 用和维修 费用居高不下 。另一方面 ，随着产品可 靠性的要求不 断提高 ，产品可靠性试验所需要 的 时间越来越长。例如 ，Ｍ Ｂ Ｔ Ｆ要求 ４０ｈ的产 品进 ０ 行可靠性增 长试验 的时 间一般 应为其 ５— ５倍 ， ２
℃；当温度稳定后持续 １ ｉ，之后至少测试一次 ０ｍｎ 功能测试 ，如果一切正常则将温度继续升高 １ Ｏ℃； 当温度稳定后维持 １ ｉ 后测试 ，依此类推直至发 ０ ｎ ｍ 生功能故障以判断是否达到操作界限或破坏界限。 ｂ ）高速温度循环 ＨＬ Ａ Ｔ温度循环试验是将先前在温度应力试验
ｂ 产品 的测试 ）
中所得到 的低温和高温的操作界限做为此处的高低 温界限 ，并可以以 ７ ０℃／ ｉ ｍｎ的快速温度变化率在
此区间内进行高速温度循环 ；在每个循环的高、低
温 区都要停 留 １ ｉ 左右 ，并使温度稳定后再进 ０ｍｎ 行功能测试 ，以检测被测试产品是否发生可恢复性 故障 ； 如果发现被测产品发生可恢复性故障 ，则将 温度变化率减少 ５￣／ｉ Ｃｍｎ再执行温度信号 ，直 至
靠性试验技术。 高加 速寿命 试验 （ Ａ Ｔ ｉ ｌ Ａ ｃｌ ａ ｄ Ｈ Ｌ ：Ｈｇ ｙ ｃｅ ｒ ｅ ｈ ｅｔ Ｌ ｅＴｓ ｉ ｅｔ ｆ ）和高加速应力筛选试验 （ Ａ Ｓ ｉ ｌ Ｈ Ｓ ：Ｈ ｇ ｙ ｈ ａｃｌ ａ ｄＳ ｅ ｃ ｅｉ ） 技术在美 国 已经被广 ｃｅ ｒｅ ｔ ｓ Ｓｒ ｎ ｇ ｅｔ ｒｓ ｅ ｎ
电子产品可靠性与环境试验
２ １ 正 ０１
３１ ＡＬ ． Ｈ Ｔ和 ＨＡ Ｓ试验 的准 备工作 Ｓ
方法与之相同）为例 ， 首先设定起始温度为 ＋０℃， ３
任何可靠性试验本身是不能提高产品可靠性水
平的。为保证该试验技术应用过程的有效性 ，通常
从 以下 几方 面着 手 ：
保持 １ ｉ 后进行测试 ，一切正常则温度升高 ５ ０ ｎ ｍ
坏极 限 ，增 加产 品适应 环 境能 力 的裕度 。
缺陷并加 以改进 ， 目的是要剔除有缺陷的部件或 其 元 器件 ，以提 高产 品 的可靠 性 。
在许多类型的应力所引起 的故 障失效 中，加速
因子并不是和应力成等 比例地增加 ，大部分情况下 是成指数级增加的，即提高应力能加速产 品失效 ，
而 产 品最 基本 的失效 模 式是 由温 度 、温度 循 环和振
Ｈ Ｌ Ａ Ｔ主要是通 过增加 被测 件 的极 限值 ，进 而增加其坚 固性和可靠性 。它利用 阶梯应 力的方 式加于产 品 ，能够在早期发现产 品缺 陷 、操作 设 计边际及结构强度极 限。其加于产 品的应力有高 低 温 （ 温度 循 环 ） 含 、振 动 、电应 力循 环 、电压 边 际及频率边 际测试等 。利用这些测试 可以迅速地 找 出产 品设计及制造 的缺陷 ，改善设计 缺陷 ，增 加产 品可靠性并缩短上市周期 ，同时还 可 以提供 设计能力 、产 品可靠性的基础数据 以及 日后 的研 发重要依据。
进行可靠性鉴定试验若用常用 的第 ｌ ７方案试验时 间应为其 ４３ Ｉ倍也需要 １２０ｈ ７ 。时间加长不仅要
延长研制周期而且使 成本增加 ，最终使产 品价格
高 ，产品竞争力下降。
随着科 学技术 的发 展 ，现代 电子设 备 的复杂 程
度越来越高 ，发展速度也很快 ，可靠性问题也越来 越尖锐 ，传统的可靠性环境模拟试验已经远远不能
表的论文给出了表 １ 所示 的不 同温变率下的筛选效
果 。从 表 ｌ的数 据 可 以看 出 ，变 温 率 ５￣／ ｎ下 Ｃｍｉ
进行 ４ ０个 ６ ｉ 次 的温度循环 与变温率 ４ ０ ６ｍｎ ／ ０℃
／ ｉ 进行 １ ８ｍ ｎ 次循环 的效果是 一样 的，而 ｍｎ 个 ｉ ／
表 １
ｔ ｅ ＨＡＬ ＆ ＨＡＳ ｒ ｏ ａ ｅ ｔ ｒ ｄ ｔ ｎ ｌ ｒ ｌ ｂ ｌ ｙ ｔ ｓ ｔ ｏ ｕ ｅ ｎ ｉ ｏ ｃ ｐ ． ｈ Ｔ Ｓ ａ ｅ ｃ ｍｐ ｒ ｄ ｗ ｈ ｔａ ｉ ｏ ａ ｅｉ ｉ ｔ ｅ ｔ ｗｉ ｆｃ ｓ ｓ ｏ ｔ ｃ ｎ ｅ ｔ ｉ ｉ ａ ｉ ｓ ｈ ｓ ｃ ａ ａ ｔｒｓｉｓ ａ ｄ ｐ ｏ ｅ ｕ ｅ ｅ ｔ ｇ ｈ ｃ ｅ ｉｔ ， ｎ ｒ ｃ ｄ ｒ ｓ ｉ ｔ ｓｉ ． ｒ ｃ ｎ ｎ
来 实现 高 加速 的 。一般来 说 ，有 缺 陷部件 和元 器件
位累积疲劳损伤应力 比低应力部位要快得多 ，这样
就有可能是产品内有缺陷元器件与无缺陷元器件在 相同的应力下拉开疲劳寿命的档次 ，使缺陷迅速暴 露的同时 ，无缺陷部位损伤很小。由此可见 Ｈ Ｌ ＡＴ ＆Ｈ Ｓ 试验的高速 、高效性。 ＡＳ
泛地应用到电子产品的可靠性分析中，现 已成为美 国电子产品新品上市前的标准验证方法。
二者所花费的时间比高达 ４４０１ ０ ：。筛选应力越高 ，
产品的疲劳和破坏就越快 ，但是有缺陷的高应力部
２ ＨＡ 和 ＨＡＳ １ Ｓ概 述
２１ Ａ Ｔ ０ Ａ Ｓ ． Ｈ Ｌ ￥ Ｈ Ｓ 的高加速原理 Ｈ Ｌ Ａ Ｔ＆ Ｈ Ｓ Ａ Ｓ是利用高机械应力和高温变率
无可恢复性故障发生，则此时的温度变化率即为试 验 的工作 界 限。这 项工作 的开 展 主要 是 快速 温度变
ＨＬ Ａ Ｔ＆ Ｈ Ｓ 试验在应力步进 的每一个 阶梯 ＡＳ 上都要求进行测试。产品的 自动测试不仅包括被测 试产品及相关设备的信号检测 、采集 以及控制 ，还 包括所需夹具的设计 、验证和安装等 。
Βιβλιοθήκη Baidu
（ Ｓ ） ａｅｎ ｗ ｒｌ ｂｌｙｔ ｈ ｉ ｅ ａ ａｅｇｏ ｉｇｃ ｎｉｕｕ ｌ ｉ ｅｅｄ ｙ． ｎｔｉ ｐ ｐｒ ＨＡ Ｓ ｒ ｅ ｅｉ ｉｔ ｅ ｎｑ ｓ ｈ ｔ ｒ ｒｗｎ ｏ ｔ ｏ ｓ ｔ ｓ ａｓ Ｉ ｈ ａ ｅ， ａ ｉ ｃ ｕ ｔ ｎ ｙｎｈ ｓ
电 子 产 品 可 靠 性 与 环 境 试 验
Ｖ１ ９ ｏ ２ １ ｏ２ Ｎ ． Ａ 够， ０ １ ． ４
高加速寿命试 验和高加速应力筛选试验技术综述
樊 强
（ 中国电子科技集 团公 司第十研究所 ，四川 成都 ６０ ３ ） １０ ６
摘 要 ：高加速寿命试验和高加速应力筛选试验技术是近几年不断发展起来的可靠性新技术。就 Ｈ Ｌ ＡＴ＆
ａ ）产 品故障的根本原因分析 ＨＬ Ａ Ｔ试验 只有 发现 和确 定 了产 品 的薄 弱环 节 ，才能提高产品裕度。不同产品的根本原因分析 是不相同的，这是高加速寿命试验中最复杂的一个 环节 ，试验中所暴露 的问题 ，不仅要确定其产生的
原因还要分析在现场使用中是否会发生以及发生的
频率 ，并给出行之有效的纠正预防措施。
Ｏｖ ｒ ｉ ｗ ｆＨＡＬＴ ＆ ＨＡＳ ｅ ｖｅ ｏ Ｓ
Ｆ Ｎ Ｑａｇ Ａ ｉ ｎ
（ ｈ ＯｈＲ ｓａｃ ｓｔｔ ｏ Ｅ Ｃ Ｃ ｅ ｄ １０ ６ Ｃ ｉａ Ｔ ｅｌ ｔ ｅｅｒｈＩ ｔｕｅ ｆ Ｔ ， ｈ ｎ ｕ６ ０ ３ ， ｈｎ ） ｎｉ Ｃ
Ａｂ ｔ ａ ｔ ｈ ｅＨ ｇ ｌ ｃｅ ｒｔｄＬｆ Ｔ ｓ （ Ａ Ｔ ａ ｄＨ ｇ ｌ Ａ ｃｌｒｔｄＳｒｓ Ｓ ｒｅ ｉｇ ｓｒ ｃ ：Ｔ ｉｈｙＡ ｃｌ ａ ｉ ｅｔ Ｈ Ｌ ） ｎ ｉｈｙ ｃ ｅ ａ ｔ ｓ ｃｅ ｎｎ ｅ ｅ ｅ ｅ ｅ ｅ
Ｋｅ ｒ ｓ：ＨＡＬ ｙ ｗｏ ｄ Ｔ；ＨＡＳ ；ｒｌ ｉ ｔ ｓ Ｓ ｅｉ ｌ ｙｔ ｔ ｂ ａ ｉ ｅ
１ 引言
传统的环境试验和可靠性试验 ，均是基本模 拟试验 的范畴 ，试验应力 的考虑都是尽量模拟真 实环境 ，其环境应力 与产 品未来使用 中遇到的应 力相 当 ，至多其技术条件 中把实测环境 应力适 当 地提高以确保产品耐环境能力有一个合适 的余量。 虽然如此 ，仍有许多顺利通过设计 阶段 鉴定试验 和生产 阶段验收试验的产品 ，残 留的潜 在缺陷仍
坏极限值后在生产线上做 高加速应力筛选 。
３ Ｈ Ｌ Ａ Ｔ和 Ｈ Ｓ 试 验的实施 ＡＳ
Ｈ Ｌ Ａ Ｔ＆Ｈ Ｓ 试验的过程一般包括准备工作 、 ＡＳ
试验进行 （ 含依次步进应力 、故障定位和分析 以及
采取纠正措施 、确定应力极限 、剖面的设计 、记录
故障等） 。
ＤＩ ＡＮＺＩＣＨＡＮＰＩ ＫＥＫ Ｎ ＡＯＸＩ ＮＧ Ｕ ＨＵＡＮＪ ＮＧ ＳＨＩ ＡＮ Ｙ Ｉ Ｙ
Ｈ Ｓ 技术与传统的可靠性试验进行比较 ， ＡＳ 重点 阐述 Ｈ Ｌ ＆Ｈ Ｓ Ａ Ｔ Ａ Ｓ的概念 、特点以及测试步骤和注意事项。
关鲁词 ：高加速寿命试验；高加速应力筛选试验；可靠性试验 枣
中图分类号 ： Ｂ ４ Ｔ２
．
文献标识码 ：Ａ
文章编号：１７ －４ ８（０ １ ４ ０ ５－ ５ ６ ２ ５６ ２ ｌ）０ －０ ８０
引起 ） ；
—
疲劳试验确定的材料常数 ，其 变化范 围
构成整个过程 ，关键在于及时分析试验 中所有故障
的根 本原 因并 实施 有效 的 改进 ，主要 应 用于 产 品的
研发 阶段 。 ２３ Ａ Ｓ试 验概 述 ． Ｈ Ｓ
为 ８～１ 。 ２ ＳＡＳ ｉ ｓｎ在 １９ ．．ｍｔ ｏ ｈ ０年环 境科 学学 会年 会上 发 ９
ｃ ）试 验 的层次 性
在 Ｈ Ｌ 试验中只有按照 由低到高的层次关系 ＡＴ 进行试验 ，才能充分暴露产品中的缺陷 ，更准确地 分析产生这些缺陷的根本原因，确定下一层次试验
化率 ，传统的温度冲击箱 的温度变化率是 不可控
的， 且达不到 ７ ０℃，ｉ ｍｎ的要求。
ｃ 随机振动 ）
的方案 ，达到最佳的试验效果 ，从而使产品的可靠
２２ Ｈ Ｔ试 验概述 ． ＡＬ
之所以容易失效是 由于缺陷部件的应力 比无缺陷的 要高。Ｈ Ｌ Ａ Ｔ是用来寻找产 品设 计和制造中存在的
薄 弱环 节 ，而 ＨＡ Ｓ是 发现 零部 件 和组 装 中存 在 的 Ｓ
Ｈ Ｌ Ａ Ｔ虽然涉及寿命两个字 ，但其并不用 于评 估产 品的寿命 。其 目的是为快速诱发 出产品的故 障，并确定纠正措施 ，提高产品的环境适应性和可 靠性 。同时扩大和确定产品耐环境能力 的工作和破
性从根本上得到保障。由于产 品千差万别 ，也就使 其对不同环境应力激励的敏感程度有所不同，只有 确定合适的试验应力才能保证 Ｈ Ｓ Ａ Ｔ＆Ｈ Ｓ 试验 ＡＳ
Ｈ Ｓ 应用于产品的生产阶段 ， 目的在于确 ＡＳ 其 保 所有在 Ｈ Ｌ Ａ Ｔ中找到 的改进措施 都能够得 以实 施 ，并确保所有在 Ｈ Ｌ Ａ Ｔ中找到的改进措施都能得
以实施 ，并 确保 不 会 由于生 产工 艺 和元器 件 的改 动 而引 入新 的缺 陷 。 Ｈ Ｓ 产 品通 过 Ｈ Ｔ试 验 得 出 的操 作 或破 Ａ Ｓ是 ＡＬ