| 引言
國(guó)內(nèi)電源界的各個(gè)研究機(jī)構(gòu)和生產(chǎn)廠家及前輩學(xué)者,一直在為我國(guó)電源產(chǎn)品追趕世界先進(jìn)水平孜孜不倦地耕耘。上世紀(jì)90年代中末期各個(gè)研究機(jī)構(gòu)和設(shè)計(jì)單位先后針對(duì)電源設(shè)計(jì)軟件引進(jìn)了Intusoft的產(chǎn)品對(duì)電源進(jìn)行計(jì)算機(jī)仿真設(shè)計(jì);在電源的電氣功能(Electrical Specifications)測(cè)試方面主要引進(jìn)了以Chroma(致茂電子)、HAEFELY、Schaffner為代表的具有世界先進(jìn)水平的精密電子測(cè)量?jī)x器設(shè)備來(lái)進(jìn)行電源的各種功能(Functions)測(cè)試、保護(hù)動(dòng)作(Protections)測(cè)試、安全(Safety)規(guī)格測(cè)試、電磁兼容(Electromagnetic Compliance)測(cè)試;在電源的生產(chǎn)上,為了保證快速大批量生產(chǎn)的出貨良品率, 則引進(jìn)了Chroma全自動(dòng)電源測(cè)試系統(tǒng),并且在全國(guó)各電源企業(yè)得到了廣泛應(yīng)用及推廣,使我國(guó)電源的設(shè)計(jì)及生產(chǎn)工藝、可靠性以及年產(chǎn)量都有了相當(dāng)?shù)奶岣?縮短了與世界先進(jìn)水平的差距。
上世紀(jì)90年代末,隨著電訊及數(shù)據(jù)通信行業(yè)蓬勃發(fā)展,世界電源行業(yè)也得到了空前的大發(fā)展,尤其是電源的軟開(kāi)關(guān)技術(shù)得到了充分地發(fā)展和應(yīng)用,使得DC/DC 模塊電源的開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)應(yīng)用發(fā)生了質(zhì)的飛躍。我國(guó)航天航空等電源研究機(jī)構(gòu)和電源生產(chǎn)廠家以及通訊行業(yè)都投入了相當(dāng)大的人力物力來(lái)研究DC/DC 模塊電源及其應(yīng)用。由于DC/DC 模塊電源一般是直接安裝在使用產(chǎn)品電路供電回路中的,這些電子產(chǎn)品使用的環(huán)境多數(shù)是航天、航空、電訊及工業(yè)控制等非常重要的場(chǎng)合,因此使得DC/DC 模塊電源不僅要具有與這些電子產(chǎn)品相同的優(yōu)良電氣性能及電磁兼容性,而且還要具有良好的可靠性、工作穩(wěn)定性及產(chǎn)品壽命。
HALT & HASS新技術(shù)
目前國(guó)內(nèi)DC/DC 模塊電源通用的可靠性(Reliability)測(cè)試手段,一般是在研發(fā)時(shí)采用傳統(tǒng)的性能各異的溫濕度箱,來(lái)驗(yàn)證并提高產(chǎn)品的可靠性性能,在生產(chǎn)線上采用的是老化壽命測(cè)試,即高溫(約50??60℃)及長(zhǎng)時(shí)間(約8??24小時(shí))滿載測(cè)試等傳統(tǒng)的測(cè)試方法。僅依靠以上這些傳統(tǒng)的測(cè)試手段,要達(dá)到目前國(guó)外DC/DC 模塊電源的平均無(wú)故障工作時(shí)間(MTBF)幾十萬(wàn)個(gè)小時(shí)以上的技術(shù)指針,無(wú)疑是很困難的事情。因此Chroma特別從美國(guó)QUALMARK引進(jìn)了HALT&HASS這種行之有效的、可提高產(chǎn)品可靠性的測(cè)試手段,在整個(gè)中國(guó)各個(gè)地區(qū)內(nèi)進(jìn)行推廣,以提升我們電源產(chǎn)品的可靠性性能。 HALT(Highly Accelerated Life Test) & HASS(Highly Accelerated Stress Screening)是由美國(guó)軍方所延伸出的設(shè)計(jì)品質(zhì)驗(yàn)證與制造品質(zhì)驗(yàn)證的試驗(yàn)方法,現(xiàn)已成為美國(guó)電子業(yè)界的標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品驗(yàn)證方法,將原需花費(fèi)六個(gè)月至一年的新品可靠度試驗(yàn),減少至僅需一周時(shí)間即可完成,且在這一周中所發(fā)現(xiàn)的產(chǎn)品問(wèn)題幾乎與客戶應(yīng)用后所發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題一致,故HALT&HASS的試驗(yàn)方式已為新產(chǎn)品上市前所必需通過(guò)的考驗(yàn)。除了美國(guó)之外,許多國(guó)際的3C產(chǎn)品大廠也都使用相同或近似的手法來(lái)提升產(chǎn)品品質(zhì),并達(dá)到上市即已為成熟產(chǎn)品的目標(biāo)。
HALT(高加速壽命試驗(yàn)),是一種使受測(cè)物承受不同的應(yīng)力,進(jìn)而能發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)上的極限,以及潛在弱點(diǎn)的實(shí)驗(yàn)程序。而進(jìn)行HALT實(shí)驗(yàn)主要目的為期望增加受測(cè)物的極限值,進(jìn)而增加其強(qiáng)健度(Robust)及可靠度(Reliability)。HALT試驗(yàn)是利用階梯應(yīng)力方式加諸于產(chǎn)品,在早期發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品缺陷、操作設(shè)計(jì)邊際及結(jié)構(gòu)強(qiáng)度極限的方法。其加諸于產(chǎn)品的應(yīng)力有振動(dòng)、高低溫、溫度循環(huán)、電力開(kāi)關(guān)循環(huán)、電壓邊際及頻率邊際測(cè)試等。利用此測(cè)試可迅速找出產(chǎn)品設(shè)計(jì)及制造的缺陷、改善設(shè)計(jì)缺陷、增加產(chǎn)品可靠度并縮短上市時(shí)間,同時(shí)可建立設(shè)計(jì)能力、產(chǎn)品可靠度的基礎(chǔ)資料及日后研發(fā)的重要依據(jù)。
加速性應(yīng)力測(cè)試(Accelerated stress testing)是用來(lái)偵測(cè)及修正任何現(xiàn)有的設(shè)計(jì)及制造上的缺陷,使產(chǎn)品更加強(qiáng)化,加速性應(yīng)力實(shí)驗(yàn)第一部分為加速性壽命測(cè)試(HALT highly accelerated life test),簡(jiǎn)言之,就是利用一連串個(gè)別及結(jié)合性的應(yīng)力(stresses),諸如多軸向振動(dòng)(multiaxis vibration),溫度循環(huán)(temperature cycling)及產(chǎn)品的power cycling,逐段增加測(cè)試環(huán)境強(qiáng)度,直到產(chǎn)品故障(fails)。
ALT以連續(xù)的測(cè)試、分析、驗(yàn)證及改正達(dá)成整個(gè)程序,主要在分析所有故障的根本原因,測(cè)試時(shí)間因加速應(yīng)力而壓縮,致使產(chǎn)品提早成熟(maturity)。
HALT 之主要功能如下:
1.利用高環(huán)境應(yīng)力,使產(chǎn)品設(shè)計(jì)缺陷顯現(xiàn)出來(lái),改善后可延長(zhǎng)產(chǎn)品早夭期(浴缸曲線后段延伸)。
2.了解產(chǎn)品的設(shè)計(jì)能力及失效模式。
3.作為高應(yīng)力篩選及稽核規(guī)格制定的參考。
4.快速找出產(chǎn)品制程中的瑕疵。
5.增加產(chǎn)品可靠度及減少維修成本。
6. 建立產(chǎn)品設(shè)計(jì)能力數(shù)據(jù)庫(kù),以為研發(fā)依據(jù)并可縮短設(shè)計(jì)制造時(shí)程。
Temperature Screening
每一組件及次組件都有其溫度特性,可由HALT來(lái)決定,例如,一簡(jiǎn)單TTL數(shù)字邏輯電路(digital logic PCB)其額定溫度范圍為0??70℃,但它應(yīng)正確地操作于-55??+125℃。
在額定范圍外所產(chǎn)生的故障可指示出產(chǎn)品的邊際設(shè)計(jì)、不良的組件、或是設(shè)計(jì)方法的問(wèn)題,有些商用組件甚至于無(wú)法達(dá)到操作規(guī)格所需的0??70℃。
Temperature Cycling
溫度循環(huán)(Temperature cycling)可檢測(cè)出一些產(chǎn)品上市后可能發(fā)生的故障,其中包括焊接不良、IC封裝不良、印刷電路板制作過(guò)程的問(wèn)題以及印刷電路板設(shè)計(jì)的問(wèn)題。
Vibration
振動(dòng)測(cè)試,一般是測(cè)產(chǎn)品的耐振程度,使之能通過(guò)運(yùn)送及操作過(guò)程所產(chǎn)生的振動(dòng),而在PCB測(cè)試時(shí)可找出不良或是脆弱的焊接點(diǎn),不良的接點(diǎn)因應(yīng)力而故障,但焊接良好的接點(diǎn)不會(huì)受到影響。 |
