微波組件產(chǎn)品高加速壽命試驗(yàn)綜述

晉李華，劉中華

（中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第十三研究所，河北石家莊050051）

微波組件產(chǎn)品高加速壽命試驗(yàn)綜述

晉李華，劉中華

（中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第十三研究所，河北石家莊050051）

院微波組件產(chǎn)品被廣泛地應(yīng)用于通信和導(dǎo)航等領(lǐng)域，其可靠性的高低是影響電子裝備可靠性的重要因素遙高加速壽命試驗(yàn)?zāi)軌蛟诋a(chǎn)品開發(fā)的早期識(shí)別出產(chǎn)品的設(shè)計(jì)缺陷和薄弱環(huán)節(jié)，從而改善產(chǎn)品的可靠性遙因此，對(duì)微波組件產(chǎn)品的高加速壽命試驗(yàn)方法進(jìn)行了詳細(xì)的介紹，對(duì)于其高加速壽命試驗(yàn)的正確開展具有一定的指導(dǎo)意義遙

院高加速壽命試驗(yàn)曰抽樣要求曰工作極限曰破壞極限曰試驗(yàn)過程

0 引言

微波組件產(chǎn)品是由各種微波元器件和其他零部件組成，用同軸堯波導(dǎo)或其他傳輸線形式與外電路相連，在系統(tǒng)中能夠獨(dú)立地完成特定功能的小型化微波電路類產(chǎn)品遙近年來，微波組件產(chǎn)品被廣泛地應(yīng)用于通信和導(dǎo)航等領(lǐng)域，其可靠性的高低是影響電子裝備可靠性的重要因素，因而對(duì)于其可靠性提升方法的研究具有重要的現(xiàn)實(shí)意義遙高加速壽命試驗(yàn)（HALT:Highly Accelerated Life Test）能夠在產(chǎn)品開發(fā)的早期階段識(shí)別出產(chǎn)品的工作和破壞極限，從而優(yōu)化產(chǎn)品的可靠性遙因此，本文對(duì)微波組件產(chǎn)品的HALT方法進(jìn)行了詳細(xì)的介紹，以期對(duì)微波組件產(chǎn)品的HALT的正確開展及其可靠性水平的提高有所裨益遙

1 高加速壽命試驗(yàn)介紹

HALT是一種通過讓試驗(yàn)樣品承受不同的試驗(yàn)應(yīng)力，進(jìn)而發(fā)現(xiàn)其設(shè)計(jì)上的缺陷和薄弱環(huán)節(jié)的試驗(yàn)方法，其主要目的是通過增加試驗(yàn)樣品試驗(yàn)應(yīng)力的極限值，進(jìn)而增加其堅(jiān)固性和可靠性[1]遙

HALT試驗(yàn)一般分為低溫步進(jìn)應(yīng)力試驗(yàn)堯高溫步進(jìn)應(yīng)力試驗(yàn)堯快速溫度循環(huán)試驗(yàn)堯振動(dòng)步進(jìn)應(yīng)力試驗(yàn)和綜合環(huán)境應(yīng)力試驗(yàn)[2-5]遙作為一種新型的試驗(yàn)方法，HALT在國(guó)內(nèi)外已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用，目前已經(jīng)成為了一種提高電子堯機(jī)電產(chǎn)品的質(zhì)量與可靠性的重要手段遙

以下將以某一組件產(chǎn)品為例，詳細(xì)地介紹HALT的過程遙

2 試驗(yàn)前的準(zhǔn)備

試驗(yàn)開始前，應(yīng)做好以下準(zhǔn)備:1）提供組件元器件信息表堯FMECA報(bào)告及其在生產(chǎn)堯試驗(yàn)和檢驗(yàn)過程中發(fā)現(xiàn)的故障匯總表，試驗(yàn)中應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注質(zhì)量等級(jí)較低堯耐溫抗振性能較弱的元器件和零部件的薄弱環(huán)節(jié)曰2）采用紅外熱成像儀對(duì)組件進(jìn)行非接觸式溫度調(diào)查，以便了解組件的熱分布和溫度穩(wěn)定情況，為試驗(yàn)中溫度傳感器的布置和溫度穩(wěn)定所需時(shí)間的確定提供參考，如有可能，原則上溫度傳感器應(yīng)布置在熱集中點(diǎn)上曰3）對(duì)組件進(jìn)行振動(dòng)響應(yīng)調(diào)查，初步了解組件的振動(dòng)響應(yīng)特性，以便獲取該測(cè)試點(diǎn)的振動(dòng)量值，為試驗(yàn)中的故障排除提供參考遙

3 抽取要求

微波組件類產(chǎn)品一般按照SJ 20527A-2003葉微波組件通用規(guī)范曳4.11.5中列出的抽樣要求進(jìn)行抽樣，具體的要求如表1所示遙

表1 抽樣要求

4 工作極限與破壞極限的確定原則

步進(jìn)應(yīng)力（一般指溫度或振動(dòng)）試驗(yàn)階段，當(dāng)組件在某一應(yīng)力臺(tái)階發(fā)生故障時(shí)，若對(duì)其采取改進(jìn)措施或修復(fù)后能夠繼續(xù)試驗(yàn)且在本應(yīng)力臺(tái)階組件的性能能夠滿足產(chǎn)品技術(shù)條件的要求，則不將本應(yīng)力臺(tái)階作為工作極限或破壞極限，依次類推，直到組件在某一應(yīng)力臺(tái)階上出現(xiàn)的故障用現(xiàn)有的技術(shù)無法再改進(jìn)為止，此時(shí)將溫度或振動(dòng)量級(jí)恢復(fù)到上一個(gè)應(yīng)力臺(tái)階，如果組件的性能恢復(fù)正常，則將該溫度臺(tái)階作為組件的應(yīng)力工作極限曰繼續(xù)試驗(yàn)直至組件被不可逆地破壞，則將該應(yīng)力臺(tái)階作為組件的破壞極限遙

如果能夠直接找到組件的應(yīng)力破壞極限，則將應(yīng)力破壞極限的上一臺(tái)階作為應(yīng)力工作極限遙

5 試驗(yàn)過程

5.1 低溫步進(jìn)應(yīng)力試驗(yàn)

低溫步進(jìn)應(yīng)力試驗(yàn)的應(yīng)力施加方式如圖1所示，具體的要求如下所述遙

a）以0益作為低溫步進(jìn)試驗(yàn)的起始溫度遙

b）在低溫步進(jìn)應(yīng)力達(dá)到-30益之前，以-10益為步長(zhǎng)曰達(dá)到-30益之后，以-5益為步長(zhǎng)遙

c）溫度變化速率不小于40益/min遙

d）每個(gè)溫度臺(tái)階的停留時(shí)間不小于:組件達(dá)到溫度穩(wěn)定所需的時(shí)間+10 min+測(cè)試時(shí)間遙

e）組件達(dá)到溫度穩(wěn)定后，保溫10 min，通冷卻液30 s后，進(jìn)行2次啟動(dòng)檢測(cè)，以考核組件在低溫條件下的啟動(dòng)能力曰2次啟動(dòng)后對(duì)組件進(jìn)行性能檢測(cè)，測(cè)試完畢后斷電堯斷冷卻液遙

圖1 低溫步進(jìn)應(yīng)力試驗(yàn)剖面

f）低溫步進(jìn)應(yīng)力試驗(yàn)的終止條件:以-55益或者找到的產(chǎn)品的低溫工作極限（包括直接發(fā)現(xiàn)或者是通過檢測(cè)發(fā)現(xiàn)的產(chǎn)品的低溫破壞極限來間接地確定的產(chǎn)品的低溫工作極限）作為低溫步進(jìn)應(yīng)力試驗(yàn)的結(jié)束溫度遙在試驗(yàn)過程中，組件工作于標(biāo)稱電壓遙

5.2 高溫步進(jìn)應(yīng)力試驗(yàn)

高溫步進(jìn)應(yīng)力試驗(yàn)的應(yīng)力施加方式如圖2所示，具體的要求如下所述遙

a）以50益作為高溫步進(jìn)的起始溫度遙

b）在高溫步進(jìn)應(yīng)力達(dá)到70益之前，以10益為步長(zhǎng)曰達(dá)到70益之后，以5益為步長(zhǎng)遙

c）溫度變化速率不小于40益/min遙

d）每個(gè)溫度臺(tái)階上的停留時(shí)間不小于:組件達(dá)到溫度的穩(wěn)定時(shí)間+10 min+測(cè)試時(shí)間遙

e）組件達(dá)到溫度穩(wěn)定后，保溫10 min，通冷卻液30 s后，進(jìn)行2次啟動(dòng)檢測(cè)，以考核組件在高溫條件下的啟動(dòng)能力曰2次啟動(dòng)后對(duì)組件進(jìn)行性能檢測(cè)，測(cè)試完畢后斷電遙

f）高溫步進(jìn)應(yīng)力試驗(yàn)的終止條件:以110益或者是通過檢測(cè)發(fā)現(xiàn)的產(chǎn)品的高溫工作極限（包括直接發(fā)現(xiàn)或者通過發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品的高溫破壞極限來間接地確定的產(chǎn)品的高溫工作極限）作為高溫步進(jìn)應(yīng)力試驗(yàn)的結(jié)束溫度遙在試驗(yàn)過程中，組件工作于標(biāo)稱電壓遙

圖2 高溫步進(jìn)應(yīng)力試驗(yàn)剖面

5.3 快速溫度循環(huán)試驗(yàn)

快速溫度循環(huán)試驗(yàn)的應(yīng)力施加方式如圖3所示，具體的要求如下所述遙

a）快速溫度循環(huán)試驗(yàn)從低溫階段開始遙

b）溫度范圍:低溫工作極限溫度加5益～高溫工作極限溫度減5益遙

c）循環(huán)次數(shù):5個(gè)完整的循環(huán)周期遙

d）溫度變化速率不小于40益/min遙

e）在每個(gè)循環(huán)中，低溫和高溫階段的停留時(shí)間不小于:組件達(dá)到溫度的穩(wěn)定時(shí)間+10 min+測(cè)試時(shí)間遙

f）每個(gè)循環(huán)升溫或降溫開始時(shí)，通冷卻液30 s后，進(jìn)行2次啟動(dòng)檢測(cè)，以考核組件在快速溫度變化條件下的啟動(dòng)能力曰2次啟動(dòng)檢測(cè)后對(duì)組件進(jìn)行測(cè)試直至測(cè)試結(jié)束后斷電堯斷冷卻液遙

g）在每個(gè)循環(huán)的測(cè)試階段，組件的電應(yīng)力按野上限值-下限值-標(biāo)稱值-上限值-下限值冶的變化順序施加遙

圖3 快速溫度循環(huán)試驗(yàn)剖面

5.4 振動(dòng)步進(jìn)應(yīng)力試驗(yàn)

振動(dòng)步進(jìn)應(yīng)力試驗(yàn)的應(yīng)力施加方式如圖4所示，具體的要求如下所述遙

a）振動(dòng)形式:氣錘式三軸向六自由度超高斯隨機(jī)振動(dòng)遙

b）起始振動(dòng)量級(jí):5 g遙

c）步長(zhǎng):5 g遙

d）每個(gè)振動(dòng)量級(jí)的持續(xù)時(shí)間為10 min，振動(dòng)開始前，組件先通冷卻液30 s，然后持續(xù)通電曰在每個(gè)振動(dòng)步進(jìn)臺(tái)階都需要進(jìn)行測(cè)試遙

e）組件施加標(biāo)稱電壓遙

f）在振動(dòng)步進(jìn)應(yīng)力試驗(yàn)時(shí)，當(dāng)振動(dòng)量值超過20 g后，在每個(gè)振動(dòng)量級(jí)臺(tái)階結(jié)束后將振動(dòng)量值降至微顫振動(dòng)量值5 g曰振動(dòng)持續(xù)時(shí)間一般以能夠完成一個(gè)完整的測(cè)試為準(zhǔn)遙

g）振動(dòng)步進(jìn)應(yīng)力試驗(yàn)終止條件:以50 g或者是通過檢測(cè)而發(fā)現(xiàn)的產(chǎn)品的振動(dòng)工作極限（包括直接發(fā)現(xiàn)或者通過發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品的振動(dòng)破壞極限來間接地確定的振動(dòng)工作極限）作為振動(dòng)步進(jìn)應(yīng)力試驗(yàn)結(jié)束量值，試驗(yàn)結(jié)束后斷電堯斷冷卻液遙

圖4 振動(dòng)步進(jìn)應(yīng)力試驗(yàn)剖面

5.5 綜合環(huán)境應(yīng)力試驗(yàn)

綜合環(huán)境應(yīng)力試驗(yàn)的應(yīng)力施加方式如圖5所示，具體的要求如下所述遙

a）循環(huán)次數(shù):5個(gè)完整的循環(huán)周期遙

b）溫度應(yīng)力的施加方式與快速溫度循環(huán)試驗(yàn)的應(yīng)力施加方式一致遙

c）以組件的振動(dòng)工作極限（若工作極限超過50 g，以50 g作為工作極限）除以5得到的值作為振動(dòng)步進(jìn)的起始振動(dòng)量級(jí)（若振動(dòng)工作極限除以5所得到的值小于5 g，則以5 g作為振動(dòng)步進(jìn)的起始振動(dòng)量級(jí)）曰每次增加該值作為下一循環(huán)的振動(dòng)量級(jí)，第五循環(huán)振動(dòng)量級(jí)為振動(dòng)工作極限減5 g，每個(gè)振動(dòng)量級(jí)對(duì)應(yīng)一個(gè)溫度循環(huán)周期遙

d）在每個(gè)循環(huán)的升溫段開始前5 min施加相應(yīng)的振動(dòng)量級(jí)直至升溫段結(jié)束后5 min曰在每個(gè)循環(huán)的降溫段開始前5 min施加相應(yīng)的振動(dòng)量級(jí)直至降溫段結(jié)束，然后將振動(dòng)量級(jí)降至5 g并維持5 min遙

e）組件測(cè)試時(shí)機(jī)與快速溫度循環(huán)試驗(yàn)的一致遙

f）在每個(gè)循環(huán)中，低溫和高溫階段的停留時(shí)間不小于:組件達(dá)到溫度的穩(wěn)定時(shí)間+10 min+測(cè)試時(shí)間遙

g）組件的各個(gè)循環(huán)電應(yīng)力按野上限值-下限值-標(biāo)稱值-上限值-下限值冶的變化順序施加遙

h）測(cè)試之前，先通冷卻液30 s后，對(duì)受試組件通電進(jìn)行測(cè)試，測(cè)試結(jié)束后斷電堯斷冷卻液遙

6 結(jié)束語

HALT試驗(yàn)技術(shù)突破了環(huán)境模擬試驗(yàn)技術(shù)的模式，將加速試驗(yàn)理論引入遙作為一種新的試驗(yàn)手段，其具有高效堯低成本等優(yōu)點(diǎn)，能夠快速地發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)缺陷并加以改進(jìn)，縮短了產(chǎn)品的研制與生產(chǎn)時(shí)間[5]遙因此，開展HALT技術(shù)及其應(yīng)用的研究，對(duì)于強(qiáng)化產(chǎn)品研制與生產(chǎn)過程的質(zhì)量與可靠性控制，有非常重大的意義遙

圖5 綜合環(huán)境應(yīng)力試驗(yàn)剖面

院

[1]張先文.高加速壽命試驗(yàn)和高加速應(yīng)力篩選技術(shù)綜述[J].電子產(chǎn)品可靠性與環(huán)境試驗(yàn)，2009，27（6）:66-69.

[2]樊強(qiáng).高加速壽命試驗(yàn)和高加速應(yīng)力篩選試驗(yàn)技術(shù)綜述[J].電子產(chǎn)品可靠性與環(huán)境試驗(yàn)，2011，29（4）:58-82.

[3]李勁，張蕊.電子產(chǎn)品高加速應(yīng)力篩選的應(yīng)用探討[J].環(huán)境試驗(yàn)，2012（6）:5-10.

[4]趙家華.HALT/HASS試驗(yàn)技術(shù)在電子電工產(chǎn)品的應(yīng)用[J].電子世界，2013（2）:26-28.

[5]王宏，陳曉.可靠性強(qiáng)化試驗(yàn)及其在雷達(dá)研制生產(chǎn)中的應(yīng)用[J].現(xiàn)代雷達(dá)，2008，30（4）:26-30.

[6]李勁，時(shí)鐘.可靠性強(qiáng)化試驗(yàn)在高可靠產(chǎn)品中的應(yīng)用探討[J].電子產(chǎn)品可靠性與環(huán)境試驗(yàn)，2011，29（5）: 10-14.

[7]何文波，張濤，郝苗苗，等.可靠性強(qiáng)化試驗(yàn)在高可靠性產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[J].電子產(chǎn)品可靠性與環(huán)境試驗(yàn)，2013，31（S1）:29-35.

Review of HALT for Microwave Modules

JIN Lihua，LIU Zhonghua
（The 13th Research Institute of CETC，Shijiazhuang 050051，China）

Microwave modules are widely used in the fields of communication and navigation，and their reliability level is an important factor affecting the reliability of electronic equipments. HALT can identify the design defects and weak links in the early stage of product development，so as to improve its reliability.Therefore，the HALT for microwave modules is introduced in detail，in hope that some guidance can be provided for the proper development of HALT for microwave modules.

HALT曰sampling requirement曰working limit曰failure limit曰test process

院TB 114.37；TN 12

院A

院1672-5468（2017）03-0069-05

10.3969/j.issn.1672-5468.2017.03.014

院2016-11-28

院2017-02-28

院晉李華（1980-），男，山西臨汾人，中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第十三研究所工程師，主要從事半導(dǎo)體器件產(chǎn)品檢測(cè)工作。