halt

ALT&HALT简介

目录

1案例描述................................................................................................................................................2

1.1ALT&HALT介绍...................................................................................................................2

1.1.1ALT.................................................................................................................................2

1.1.2HALT..............................................................................................................................2

1.2ALT与HALT区别................................................................................................................3

1.3ALT举例说明........................................................................................................................3

1.4HALT特性.............................................................................................................................6

1.4.1HALT测试条件.............................................................................................................6

1.4.2HALT优点及局限性.....................................................................................................7

1.5HASS简介.............................................................................................................................7

2案例分析...............................................................................................................错误！未定义书签。

3解决过程...............................................................................................................错误！未定义书签。

4解决结果...............................................................................................................错误！未定义书签。

5总结........................................................................................................................................................8

关键词：

ALTHALTHASS可靠性

摘要：

随着电子设备的飞速发展，可靠性问题也越来越尖锐，传统的可靠性环境模拟试验已远远

不能赶上现代电子设备发展的步伐。HALT作为一种激发试验的方法，把故障或失效当作研究

的主要对象，通过激发、研究和根治产品缺陷达到提高可靠性的目的；本文对ALT和HALT做

了一些介绍，并阐述了两者的区别，让大家对其有一定的认知。

1案例描述

1.1ALT&HALT介绍

1.1.1ALT

ALT是“加速寿命测试”（AcceleratedLifeTesting）的英文缩写，是指采用加大应力的方法促

使样品在短期内失效，以预测在正常工作条件或储存条件下的可靠性，但不改变受试样品的失效分

布。

ALT目的不是暴露缺陷，而是识别及量化在使用寿命末期导致产品损耗的失效及其失效机理；

有时产品的寿命很长，为了给出产品的寿命期，加速寿命试验必须进行足够长的时间。

ALT试验的对象是抽样产品，试验提供了产品预期磨损机理的有价值数据，这在当今的市场上

是很关键的，因为越来越多的消费者对其购买的产品提出了使用寿命要求，估计使用寿命仅仅是加

速寿命试验的用处之一。它能使设计者和生产者对产品有更全面的了解，识别出关键的元器件、材

料和工艺，并根据需要进行改进及控制；另外试验得出的数据使生产厂商和消费者对产品有充分的

信心。

1.1.2HALT

HALT是“高加速寿命测试”（HighlyAcceleratedLifeTesting）的英文缩写，是一种发现缺陷

的工序，它通过设置逐级递增的加严的环境应力，来加速暴露试验样品的缺陷和薄弱点，而后对暴

露的缺陷和故障从设计、工艺和用料等诸方面进行分析和改进，从而达到提升可靠性的目的，最大

的特点是设置高于样品设计运行限的环境应力，从而使暴露故障的时间大大短于正常可靠性应力条

件下的所需时间。

HALT测试意义是在产品设计和试产阶段，通过试验，快速发现产品的潜在缺陷，并加以改进

和验证，从而增加产品的极限值，提高其坚固性及可靠性；施加于试品的应力，包括振动、高低温、

温度循环、电力开关循环、电压边际及频率边际测试等。现已成为电子业界的标准产品验证方法，

它将原需花费6个月甚至1年的新产品可靠性试验缩短至一周，且在这一周中所发现的产品问题几乎

与客户应用后所发现的问题一致，故HALT的试验方式已成为新产品上市前所必需通过的验证。

HALT测试目的：

1.通过系统地施加工作应力和逐步增大的环境应力，来激发故障，暴露产品设计中的薄弱环节，

为开发人员改进产品设计方案提供依据，以对产品设计缺陷进行及时的修正；

2.提高产品在使用过程中的壮实度，保证产品圆满的无故障的完成任务；

3.估计产品的工作极限和破坏极限，评估产品在实际使用条件下的可靠性，并为HASS的应力类型

和应力量级的选择提供依据。

1.2ALT与HALT区别

HALT不用于确定产品的寿命，因为我们关心的是使产品尽可能提高可靠性，可靠性量值的测

定并不重要。然而，对于具有耗损时间的产品，尽可能准确地知道其寿命是非常重要的。

HALT比起ALT来，一个重要优势就是在找寻影响外场使用的缺陷方面的速度较快。完成一个

典型的高加速寿命试验仅需2-4天，在电子消费品快速发展的今天，时间无疑就是金钱，而且我们找

寻的最终将变成外场使用问题的缺陷的成功率非常高。

ALT比起HALT的一个优势是，我们不需要任何环境设备，通常，台架上试验就足够了；并且

许多情况下，在用户的设施上就能进行该试验。另一个好处就是试验能同时确定产品的寿命，而这

一点对高加速寿命试验来说却做不到。

1.3ALT举例说明

平均无故障时间MTTF（meantimetofailure）是不可修复系统可靠性的基本指标，指的是一装

置到第一次失效的平均时间。MTTF是一统计值，是用于表示长时间大数量的单位；对于失效比例

不变的系统，MTTF是非故障率。如果故障率是故障/1,000,000小时，对于符合指数分布的元件来

说，MTTF=1,000,000/故障率。

如果一款电子设备设计上要求有5年的，即43860小时的质量担保。为确保达到MTTF，设计

要求一般是在设备最高温度，通常40℃下运行50,000小时。为确保设备在这段时间内不会失效，需

要长时间的测试大量设备来确保其可靠性。但是，如果设备运行在高于实际环境的温度下，可以确

定加速因素来缩短待测的一定数量设备的测试时间，统计性的测试产品的MTTF。

如果设备的最高运行温度是40℃，那么每升高10℃寿命减少1/2。参考温度是40℃，但是如果

设备在高于50℃，这就是加速老化的温度；如果设备没有过载，环境温度应该设置为80℃，否则

10℃为阶梯下降，直到设备不过载。如图2所示，这是一个加速寿命终结测试，环境温度需要在70℃

左右或者更高，直到设备失效，需要记录失效时间以及计算出统计结果。在40℃下设备至少工作

50,000小时，环境温度每升高10℃，寿命将减少2倍。例如，运行在70℃的设备将以如图1所示因

数为8来减少寿命：

图1

就算MTBF以因数为8加速，实际测试也要花费很长的时间；因此，可以设想对于元件的可靠

性，电子设备在微电子学上按幂指数分布的，意思是说电子学在可靠性分析上是按照随机的失效模

式。这种分析方法可以用于统计分析一组没有彻底进行加速MTBF时间测试的样品，这种分析适用

于样品数量在7至15个范围。

指数分析的展开表从样品数量7至15共9张表，即appendixA-I。这些表用于决定测试全部或

部分样品最少时间，并能满足特殊的可靠性要求；这些表给出了用于估算加速老化过程的达标低线，

该表可以按下面方法使用：

当样品选择15个时，即对应图2（appendix-I）：

图2

当测试温度在70℃时，MTTF时间即为6250hours，使用TR值公式：

DMTTF—DesiredMeanTimeToFailure

我们有15个样品，如要求的信心等级应为99%，即一个都没有失效，则TR值至少在0.3水平：

根据公式计算得出设备需持续工作1875小时（78天），则可推算出设备大约平均寿命为50,000

小时。当测试样品中有一个失效时，那么我们只有93.1%的信心推算出设备的平均寿命为50,000小

时。

同样，当样品数量为7个时，则根据图3（appendix-A），来确定TR值，推算出测试时间：

图3

如要求的信心等级应为99%，则TR值至少在0.6水平，则推算出持续测试时间为3750小时（156

天），可保证设备大约平均寿命为50,000小时。

1.4HALT特性

1.4.1HALT测试条件

HALT试验步骤分为四种：

1.低温步进应力试验

2.高温步进应力试验

3.快速热循环试验

4.振动步进应力试验

针对上述四种试验，其测试条件分别为：

1、低温、高温步进应力试验，对我们的产品从20度开始储存10分钟检查功能，然后温度升高10

度储存10分钟检查功能……直到找到产品的临界失效点和破坏点，然后重新选择样品；从20度开

始储存10分钟检查功能，然后温度降低10度储存10种检查功能……直到找到样品的临界失效点和

破坏点，记录失效方式。

2、快速热循环试验，温度变化在-30度到85度之间以40度/分钟的速度，做温度循环，在高低温各

储存10分钟，直到找到临界失效点和破坏点，记录失效方式。

3、振动步进应力试验，从2GRMS开始振动10分钟，然后增加5GRMS振动10分钟，直到找到临

界失效点和破坏点，记录失效方式。

1.4.2HALT优点及局限性

HALT优点有：

1、快速，节省时间成本。

2、能搞找到问题的缺陷，因此能够做到有的放矢，快速改进产品缺点。

3、能够设计出比普通客户规格更高的产品。

4、降低因为初期失效而进行的维修或售后服务成本。

HALT/HASS的实行也有局限性，同时受到几个方面的制约：

1、设备价格昂贵，100万以上的价钱+大量的液态氮消耗，相信许多小公司都会望而却步。

2、部分公司只是为了满足国外客户的需求，迫不得已才买了此种设备，没有真正利用起来。

3、失效分析数据库，每次都要找到失效点，分析失效原因，进行失效改善；对相同的模块相同的行

业同样的错误可能一而再的发生，因此建立失效分析库迫在眉睫，甚至可以成立公司、全国性更甚

国际性的失效分析库。

4、从业人员普遍专业知识不够，HALT决不仅仅是试验，还包括产品分析和产品改进，需要从业者

综合素质比较高。

1.5HASS简介

HASS是“高加速应力筛选”(Highlyacceleratedstressscreen）的英文缩写，HASS应用

于产品的生产阶段，以确保所有在HALT中找到的改进措施能够得已实施；HASS还能够确保不会

由于生产工艺和元器件的改动而引入新的缺陷。

HASS包含如下内容：

1.进行预筛选，剔除可能发展为明显缺陷的隐性缺陷；

2.进行探测筛选，找出明显缺陷；

3.故障分析；

4.改进措施。

HALT应用在产品设计和试产阶段，HASS应用于产品的生产阶段，HALT与传统试验有所不同，

其目的是激发故障，即把产品的潜在缺陷激发成可观察的故障，采用人为施加步进应力，在远大于

技术条件规定的极限应力下快速地进行试验，找出工作极限甚至损坏极限，然后根据HALT确定的

极限来制定HASS试验应力，通过HASS可以快速剔除早期潜在的缺陷，保障产品的使用可靠性。

HALT和HASS与产品设计及生产周期的关系如图4所示：

图4

2总结

ALT与HALT试验各有其测试标准、测试范围、测试的价值。HALT和HASS是帮助制造商在

产品设计和加工阶段尽快获得高可靠性的两大有力工具；而ALT则能通过试验确定产品的寿命，使

生产厂商和消费者对产品有充分的信心。HALT在国内可靠性工程界还处于起步阶段，与国外先进

水平还有很大差距，需要大家的努力来提升水平。