破坏是为了强健，HALT破坏试验在日本兴起

图1：从实验结果看HALT HALT是一种有意向电子产品施加剧烈的温度变化和振动进行破坏，通过破坏的结果找出产品缺点的试验方法。为了施加温度变化，直接向产品的印刷电路板上吹送用加热器加热的热风以及用液态氮冷却的冷风（a）。在振动台上按照各种方向设置生成冲击波的活塞气缸，等效产生“6自由度”的随机振动（b）。通过同时施加急剧的温度变化和振动，还能找出普通环境试验难以发现的焊锡开裂等问题（c，d）。

　　“近一个月已接到70多个咨询。内容涉及车载产品、医疗器械、数字家电及游戏机等，受到了众多领域的关注”（日本东阳科技HALT技术中心主任川上雅司）。“不仅是从事液晶面板模块的零部件企业，复印机、导航仪及数码相机等产品厂商也纷纷开始考虑采用”（EMIC代表董事社长夕田昭夫）。

　　在日本国内，产品厂商和模块厂商对HALT（Highly Accelerated Lifetesting，高加速寿命试验）试验方法的咨询络绎不绝。HALT是向电子产品施加强烈的温度变化和机械振动，人为进行破坏，从而找出产品内在缺陷的试验方法（图1）。其目的并非象普通温度循环试验那样模拟产品的使用环境，而是以破坏为目的，直接向裸露的印刷电路板吹送冷热风，同时施加强烈的机械振动。对于找出的缺陷，通过在产品开发阶段采取对策，期望产品在上市后降低故障率。该方法不是判断产品合格与否的试验，而是产品设计时使用的一种工具。

　　东芝已在笔记本电脑的开发中导入了该方法，并且大幅降低了产品上市后的故障率。三菱电机也在开发FA设备时使用了HALT，提高了FA设备的可靠性。也有不少企业虽然导入了HALT，但却对此守口如瓶。原因是不想让竞争对手知道HALT的好处。从这一意义上说，HALT可谓是“抢占先机的技术”（东阳科技 川上）。

缩短产品开发时间

　　HALT备受关注的较大原因在于该方法可突破原来仅靠环境试验进行产品开发的局限性（图2，表1）。

图2：削减开发时间和成本通过使用HALT，与反复实施DVT的以往方法相比，可缩短产品的开发时间，使量产供货时间提前。另外，通过事先对产品的缺点采取对策，还可减少产品上市后的故障。可削减量产供货后的问题对策成本。

　　以前，日本的产品厂商大多通过反复进行DVT（Design Verification Testing，设计验证测试）试验来确认开发中的产品是否达到了产品的设计性能指标。DVT由温度循环试验、高温高湿试验、振动试验等多种环境试验构成，一种试验的时间为数百小时，完成所有试验项目需要数月。其间，如果中途发现问题，还要在改进后的产品上重新进行试验。尽管这一过程的反复次数因产品而异，但一般来说，改进现有产品需要数回，新开发产品则多达数十回。在目前产品开发时间日趋缩短的情况下，DVT所需要的时间就很难保证。

　　另外，即便是通过了DVT，也不能保证产品上市后不发生问题。不仅如此，正如近年来频发的电子产品冒烟、着火事故所显示的那样，“产品上市后的故障确实在不断增加”（楠本化成ETAC事业部顾问井原惇行）。其原因之一在于DVT的标准过于宽松，未能事先发现产品内在的缺陷。而严格DVT标准，比如说将温度循环时间提高一倍等，完成全部试验的时间就会变得更长。

表1　DVT与HALT的不同 HALT有时被译为高加速寿命试验，往往被视为原DVT的一种，但两者的目的及试验方法完全不同。

　　而利用HALT便可解决DVT实验存在的上述问题。HALT采取向产品施加强大环境应力的手段，3～5天的短周期内即可找出产品的缺点。而且，通过事先对这些缺点采取对策，之后实施DVT时“基本上一次即可通过“（EMIC海外室销售工程师、主管高见哲夫）。比如，在开发液晶面板模块时利用HALT，DVT的反复次数可减至原来的1/5～1/20。由此大幅缩短开发时间便成为可能。

　　利用强大环境应力的HALT甚至还能找出普通DVT往往会漏掉的产品缺陷。因此，HALT比DVT更有可能降低量产供货后出现的故障率，降低供货后采取问题对策时所需成本。冒烟、着火等问题会严重影响企业的品牌形象，所以防止此类问题的出现对于产品厂商来说具有重大的意义。

海外认知度高

　　HALT发明于20世纪80年代的美国，较初是供军品使用的技术。之后，以欧美厂商为主，将其相继应用到了飞机、汽车和电子产品上。法国空中客车、美国苹果、美国戴尔、美国伊士曼·柯达、美国福特汽车、美国通用汽车、美国惠普、芬兰诺基亚、韩国三星电子等著名企业都采用HALT。这些企业大多还要求设计/制造受托企业（EMS/ODM）及模块厂商等业务伙伴导入HALT，因此该技术在中国大陆及台湾也得到了普及。

　　但是，HALT在日本的普及则落后于人。在日本，很多企业颇为看重原来的环境试验，对导入HALT持消极态度 注1）。不过，近来仅靠原有的环境试验进行开发愈发促襟见肘。如前所述，除了受制于漫长的试验时间之外，产品上市后的事故及故障也趋于增加。可以说，此前仍在观望的日本企业也无法再忽视HALT了。

注1）对HALT存在误解也是原因之一。将HALT引入日本的戴尔公司，为模块厂商规定了特定的试验方法。认为该试验方法就是HALT的错误认识在日本十分普遍，从而出现了“实施HALT后也未发现缺陷”的问题。导致这一问题的原因是使用方法与本来的HALT不同。另外，在日本将HALT译为“高加速寿命试验”也造成了错解。这一译法让人感觉HALT是一种“可在短时间内评估产品寿命的试验”，而实际上并不能评估寿命。

　　况且，对于想要打入海外市场的日本设备/模块厂商而言，导入HALT正在成为一项必要条件（图3）。HALT在海外已广泛普及，比如在北美医疗器械市场，如果性能及价格相同，经过HALT验证的产品会更畅销。业内普遍认为，这一趋势今后在导航仪及平板电视领域也将不断加强。

图3：具备实施HALT的能力将成为竞争条件之一以前日本国内只有与部分海外厂商有业务往来的EMS/ODM厂商及模块厂商重视HALT。今后在车载产品、医疗器械及家电等广泛领域，当产品厂商向客户进行推销时，具备实施HALT的能力将成为必要条件。

　　模块产品也一样。比如电源模块领域，在日本厂商视为下一增长市场而注目的车载电源及平板电视电源市场上，HALT的导入同样必不可少。在日本电源模块厂商中，过去就曾有企业因未能及时导入HALT而错失过订单的教训。因此，在今后有望增长的市场上，导入HALT的日本电源模块厂商将会增多。

找出产品的极限值

　　下面来归纳一下HALT的具体应用方法（图4，图5）。实际的试验大致分五步，通过阶段性增强温度及振动等环境应力，找出产品能够正常工作的极限值 注2）。

图4：典型的HALT试验方法 HALT一般进行5种试验。①以10℃为单位从室温起逐步降低温度的冷却步进试验，②以10℃为单位从室温起逐步升高温度的加热进步试验，③施加60～70℃/分急剧温度变化的热冲击试验，④以5G为单位在室温下逐步提高加速度的振动步进试验，⑤在施加急剧温度变化的同时以5G为单位逐步提高加速度的复合试验。产品的性能试验，比如①冷却步进试验时，以10℃为单位改变温度。其他试验同样以步进方式进行性能试验，由此找出工作极限和破坏极限。在本图的圆形图中，根据过去的成绩列出了各试验所发现的缺陷的比例。

注2）HALT一般在产品开发完成70～80％时实施。另外，除了环境应力之外，有时还同时施加电压变动及电源开关等应力。

　　第一步为“冷却步进试验”，从室温起以10℃为单位逐步降低温度，直到找出产品无法正常工作的极限低温。利用液态氮进行冷却，可试验到-100℃。

　　第二步为“加热步进试验”，与上一步相反，以10℃为单位逐步升高温度，由此找出极限高温。利用大功率加热器，可试验到＋200℃。在冷却步进试验及加热步进试验中，并非象原来的环境试验那样对试验装置内的空气温度进行控制，而是通过管道直接向印刷电路板吹送热风或冷风，用热电偶来测量、控制电路板上的温度。

　　第三步为“热冲击试验”，以10分钟为单位反复切换低温和高温保持状态。低温状态和高温状态比冷却步进试验和加热步进试验得到的极限温度缓和10℃左右。在低温和高温间转换时的温度变化率为60～70℃/分，比通常的环境试验要快出一个数量级，给产品造成非常严酷的环境应力。这是通过直接向印刷电路板上吹送热风及冷风而实现的。

　　第四步为“振动步进试验”，在室温环境下阶段性地将振动逐渐加速至50～60G。向振动台背面设置的多个活塞气缸输送压缩空气，通过冲撞活塞气缸内的树脂使产品振动。由于活塞气缸设置在多种方向上，因此可等效视为6自由度的随机振动。通过这一振动来有效晃动印刷电路板上共振频率不同的部件。

　　第五步为热冲击试验和振动步进试验“复合试验”注3）。

图5：工作极限和破坏极限产品在超过工作极限后无法正常运行，不过在缓解环境应力后便会恢复。而一旦超过破坏极限，即便缓解环境应力也不会恢复。

注3）HALT试验方法中的10℃步进或10分钟保持等只是一般的做法，用户可根据用途自由变换。

相关阅读:

没有相关新闻...