HALT/HASS 概念到完成(二)
Date: October 24,2023
产品功能测试程序
功能测试程序在整个筛选过程中不断执行。这包括为产品提供可变交流输入和输出上的可变负载。还测试了电池更换和电池线路交换电路。电源开关循环是在极端温度进行的。
▶筛选的验证POS
筛选的验证(POS)是一个两步骤过程。它确定了筛选在检测制造缺陷方面的效果，并证明筛选没有从筛选产品中去除显着的寿命。
▶筛选的有效性
筛选的有效性是通过其沉淀潜在缺陷的能力来衡量的，例如零组件薄弱点、PCB 缺陷、电路时序问题、机械公差问题、焊接缺陷以及与制造商或供应商流程失控相关的其他制造装配相关问题。对于此过程，最好选择分类为未出现问题（NTF）的产品单元或临近参数边缘的功能产品单元。由于没有 NTF 产品单元，因此使用了生产线的产品单元。两个生产线功能产品单元的缺陷代表了制造过程失控，例如焊接工艺不良或零组件插入损坏或不正确。已植入缺陷是两个单元产品上的微处理器引脚 24 弯曲，电容器 C618 在两个产品单元上的一个管脚有凹痕缺刻，以及电容器 C303 的通孔焊接管脚上的冷焊点。筛选应检测到这些缺陷。如果没有，则应对其进行修改(增加或减少严苛程度)，直到可检测到这些缺陷为止。
▶初始筛选结果
使用编程筛选程序曲线筛选已植入缺陷的测试产品单元。该曲线使产品单元承受+83°C至-53°C 的温度循环，平均温度转换速率为每分钟45°C，同时合并振动。振动从5Grms的设定点调变到30Grms。此初始筛选产生了以下故障：所有产品单元在低于 -40°C 的温度下发生热故障，产品丢失串行通信。故障也发生在HALT期间，但在根本原因分析期间未仔细分析。故障被认为是由一个小PCB引起的，该PCB将被重新设计取代。然而，HASS 开发过程中的结果表明，这是通过断开电路板并验证故障是否继续发生来确定的。这次失败的真正根本原因目前尚未确定。在单元#1中，电池充电电路不工作，红色LED指示需要电池维修。这发生在第二个周期从-53°C到+83°C的升温斜坡期间，大约在-35°C。即使在25°C下，这种硬故障仍然存在。该产品被移除并用工作台上的电池进行测试。上电时，它低于FET Q6、Q11、Q22 和 Q26，与使用现场发生的故障相同。筛选完成后，目视检查显示，植入缺陷 C303 已从冷焊点处的焊孔片区脱落。由于这些发现，损坏的单元#1被替换为单元#3，并使用相同的筛选程序曲线执行第二次筛选。
▶第二次筛选结果
在#2单元上因温度发生的问题与在初始筛选期间第二个周期的-53°C相同的热问题。这是一个硬故障，保持在25°C，没有振动。对该装置的目视检查显示，金属氧化物压敏电阻(MOV)元件已从电路板上脱落。损坏的单元#2 被替换为单元#4，并使用略微修改的筛选程序曲线执行了第三次筛选。此筛选程序曲线已使用降低的量级进行编程。低温下限上升到-30°C，振动降低到20Grms。该曲线使装置承受+83°C至-30°C的温度循环，平均温度转换速率为每分钟45°C，并结合振动。振动从5Grms的设定点调变到20Grms。
▶第三次筛选结果
两个产品单元（#3 和 #4）都通过了筛选，没有故障或异常。
产品寿命评估
此过程决定了暴露于HASS筛选程序后产品剩余的可观寿命程度。其概念是重复多次筛选程序，而不发生故障，以表明仅暴露于筛选程序一次通过的生产产品单元仍将具有90%剩余使用寿命或是最大影响寿命不超过10%。为了获得更大的可信度，可以在这些单元上执行额外的重复循环;然而，时间不允许。将生产线产品单元用于此程序，并放满两组夹具所有产品位置。使用最新的筛选程序曲线筛选测试单元，然后重复10次。该曲线使产品单元承受+83°C 至-30°C的温度循环，平均温度转换速率为每分钟45°C，并结合振动。振动从5Grms的设定点调变到20Grms。
▶产品寿命评估结果
完成20个循环（一个筛选程序=两个循环）后对单元的检查显示，压敏电阻(MOV)RV301已从上部单元的电路板上脱落（板上的两根管脚均断裂）。这种故障不被认为对以后有重大影响，因为客户计划使用室温硫化硅（RTV）胶来支持未来生产产品单元的MOV。
总结
HASS的开发工作始于通过测量产品单元的温度和振动响应来设计和验证夹具。然后，使用在HALT期间确定的产品极限以及其他产品特定因素来开发HASS筛选程序曲线。请记住，在正确执行HASS之前需要HALT。在HASS筛选程序曲线的开发过程中，对筛选程序曲线进行了调整以优化其效率。这些变化反映在最终筛选程序曲线中。导致设备在低于-40°C 的温度下失去串行通信的低温热故障问题需要进行更多评估以确定根本原因。确定后，将扩展筛选程序曲线并重作筛选的验证。MOV上的 RTV 胶也是如此。RTV 必须在 MOV 和 PCB 之间应用，并重新做一次产品寿命评估。成功实施HALT可以显著缩短产品开发周期时间和成本，同时提供生成更稳健设计所需的答案。成功实施HASS可以消除早夭率故障，降低产品售后支持成本，提高客户满意度。成功的生产制造计划包括:
1. 执行 HALT 以了解和获取有关产品各方面能力的信息。
2. 对 HALT 故障执行根本原因分析并实施纠正措施。
3. 在已经完成新修复程序的产品再次执行 HALT。
4. 重复步骤 2 和 3，直到问题得到满意解决。
5. 执行 HASS 开发。
6. 对生产产品执行HASS。
HASS 开发的方法包括：
HASS开发并不是一个具有端点的僵化过程。相反，这是一个可能需要在产品的生命周期内修改或调整的活生生的过程。随着时间的推移，对产品的了解越来越多，包括HASS结果，筛选程序曲线可能会发生变化并演变成更好，更有效的筛选。
术语词汇
DL – 破坏极限(Destruct Limit)
ESS – 环境应力筛选(Environmental Stress Screening)
HALT – 高加速寿命测试(Highly Accelerated Life Test)
HASS – 高加速应力筛选(Highly Accelerated Stress Screen)
NTF – 未出现问题(No Trouble Found)
LDL – 低破坏极限(Lower Destruct Limit)
LOL – 低操作极限(Lower Operating Limit)
OL – 操作极限(Operating Limit)
ROC – 置换率(Rate Of Change)
UDL – 高破坏极限(Upper Destruct Limit)
UOL – 高操作极限(Upper Operating Limit)
作者：David Rahe
编译：Walter Wu
