HALT的实施过程（二）| 试验设计

Date: August 21,2025

　　HALT可施加的应力包括但不限于低温、高温、温变、振动、电源通断切换、电源拉偏或反向偏压、时钟偏移、高压高湿和静电放电等。施加何种应力，应结合产品的特点，按尽可能有效地激发产品敏感部位的故障模式为原则做出选择。可采用“敏感点-应力分析”方法，即根据产品设计和工程经验，列出EUT的主要敏感点，分析各种应力对每个敏感点是否有激发作用，经过归纳合并，选择具有较高激发性的应力。这些应力可单独施加，也可组合施加。

HALT设计主要包括：确定试验项目并为每个试验项目确定相关参数

　　确定试验项目

　　根据选取的试验应力，设计若干试验项目。对于一般电子产品，冷、热、温变、振动和电源通断具有较高的激发性，而且试验实施较为简单，常选为试验应力。与之相对应，HALT一般包括低温步进、高温步进、快速温度变化循环、振动步进、温度循环和振动综合5个具体的试验项目，同时进行电源通断切换。

　　选取试验参数

　可以分为逐步增大应力量级的步进试验和应力量级固定的多次循环试验，下面分别讨论其参数的选取。

　　1.步进试验参数HALT步进试验的相关参数

图1 步进试验的参数示意图

1）应力初始值S start。例如：对于低温和高温步进试验，可选择S start=常温。

　　2）最高应力界限S limit。其含义是：步进试验中应力的最高限值，达到此限值时，试验即结束。

　　L试验设施为试验设施（包括试验箱、试验夹具和部署于试验箱内的测试线缆等）的能力极限。L基本为EUT基本极限（Fundamental limit），即针对某种应力，由于产品或产品的组成部分相关技术确定的固有极限（如塑料的融化温度、半导体的最高结温和材料的屈服极限等）。无论对产品造成破坏与否，该极限是无法逾越的，与外在缺陷无关。

　　该值的估计是难点。若取值过大，不仅费时费力，而且可能会激发大量的非相关故障甚至损坏EUT；若取值过小，则又可能造成故障模式激发不全面，裕度不能得到充分的探测。

　　以高温为例，可按照产品组成表和工艺文件，查阅相应的元器件手册或规范得到各个元器件的允许最高温度、各种工艺及材料的允许最高温度，取这些值中的最小值，作为EUT基本极限的保守估计。元器件、工艺和材料在允许的应力范围内是保证功能正常并且满足规定的性能指标，超出其范围之外的一定幅度之内可能仍能工作。但是，笔者认为，如果所取的基本极限超过这些许可范围，在为数不多的EUT上短时间内得到的试验结果会缺乏代表性，不具有实际意义。

　　3）步长Δstep。其含义是：从一个应力水平向后一个应力水平变化时应力的增量。若Δstep取值太大，一方面，可能在一个步进中激发多个故障，造成故障之间的互相影响，给故障分析带来困难，还会降低裕度的测量精度；若取值太小，由于每一个步进都要进行故障检测和状态监视，则将造成工作量增大，周期过长。因此，对于以激发潜在缺陷为目标的试验，步进值可取稍大一些，以节省总的试验时间；对于以确定裕度为目标的试验，尽可能地选择较小的步进值，以提高实测结果的精度。

　　4）保持时间Δt。其含义是：应力达到既定的应力量值后持续的时间。欲将EUT中的潜在缺陷或者薄弱环节激发为可检测的、明显的缺陷或故障，除了应力量值足够大之外，作用时间还必须足够长。该参数由两个部分组成：