微波组件产品高加速寿命试验综述

晋李华，刘中华

（中国电子科技集团公司第十三研究所，河北石家庄050051）

微波组件产品高加速寿命试验综述

晋李华，刘中华

（中国电子科技集团公司第十三研究所，河北石家庄050051）

院微波组件产品被广泛地应用于通信和导航等领域，其可靠性的高低是影响电子装备可靠性的重要因素遥高加速寿命试验能够在产品开发的早期识别出产品的设计缺陷和薄弱环节，从而改善产品的可靠性遥因此，对微波组件产品的高加速寿命试验方法进行了详细的介绍，对于其高加速寿命试验的正确开展具有一定的指导意义遥

院高加速寿命试验曰抽样要求曰工作极限曰破坏极限曰试验过程

0 引言

微波组件产品是由各种微波元器件和其他零部件组成，用同轴尧波导或其他传输线形式与外电路相连，在系统中能够独立地完成特定功能的小型化微波电路类产品遥近年来，微波组件产品被广泛地应用于通信和导航等领域，其可靠性的高低是影响电子装备可靠性的重要因素，因而对于其可靠性提升方法的研究具有重要的现实意义遥高加速寿命试验（HALT:Highly Accelerated Life Test）能够在产品开发的早期阶段识别出产品的工作和破坏极限，从而优化产品的可靠性遥因此，本文对微波组件产品的HALT方法进行了详细的介绍，以期对微波组件产品的HALT的正确开展及其可靠性水平的提高有所裨益遥

1 高加速寿命试验介绍

HALT是一种通过让试验样品承受不同的试验应力，进而发现其设计上的缺陷和薄弱环节的试验方法，其主要目的是通过增加试验样品试验应力的极限值，进而增加其坚固性和可靠性[1]遥

HALT试验一般分为低温步进应力试验尧高温步进应力试验尧快速温度循环试验尧振动步进应力试验和综合环境应力试验[2-5]遥作为一种新型的试验方法，HALT在国内外已经得到了广泛的应用，目前已经成为了一种提高电子尧机电产品的质量与可靠性的重要手段遥

以下将以某一组件产品为例，详细地介绍HALT的过程遥

2 试验前的准备

试验开始前，应做好以下准备:1）提供组件元器件信息表尧FMECA报告及其在生产尧试验和检验过程中发现的故障汇总表，试验中应重点关注质量等级较低尧耐温抗振性能较弱的元器件和零部件的薄弱环节曰2）采用红外热成像仪对组件进行非接触式温度调查，以便了解组件的热分布和温度稳定情况，为试验中温度传感器的布置和温度稳定所需时间的确定提供参考，如有可能，原则上温度传感器应布置在热集中点上曰3）对组件进行振动响应调查，初步了解组件的振动响应特性，以便获取该测试点的振动量值，为试验中的故障排除提供参考遥

3 抽取要求

微波组件类产品一般按照SJ 20527A-2003叶微波组件通用规范曳4.11.5中列出的抽样要求进行抽样，具体的要求如表1所示遥

表1 抽样要求

4 工作极限与破坏极限的确定原则

步进应力（一般指温度或振动）试验阶段，当组件在某一应力台阶发生故障时，若对其采取改进措施或修复后能够继续试验且在本应力台阶组件的性能能够满足产品技术条件的要求，则不将本应力台阶作为工作极限或破坏极限，依次类推，直到组件在某一应力台阶上出现的故障用现有的技术无法再改进为止，此时将温度或振动量级恢复到上一个应力台阶，如果组件的性能恢复正常，则将该温度台阶作为组件的应力工作极限曰继续试验直至组件被不可逆地破坏，则将该应力台阶作为组件的破坏极限遥

如果能够直接找到组件的应力破坏极限，则将应力破坏极限的上一台阶作为应力工作极限遥

5 试验过程

5.1 低温步进应力试验

低温步进应力试验的应力施加方式如图1所示，具体的要求如下所述遥

a）以0益作为低温步进试验的起始温度遥

b）在低温步进应力达到-30益之前，以-10益为步长曰达到-30益之后，以-5益为步长遥

c）温度变化速率不小于40益/min遥

d）每个温度台阶的停留时间不小于:组件达到温度稳定所需的时间+10 min+测试时间遥

e）组件达到温度稳定后，保温10 min，通冷却液30 s后，进行2次启动检测，以考核组件在低温条件下的启动能力曰2次启动后对组件进行性能检测，测试完毕后断电尧断冷却液遥

图1 低温步进应力试验剖面

f）低温步进应力试验的终止条件:以-55益或者找到的产品的低温工作极限（包括直接发现或者是通过检测发现的产品的低温破坏极限来间接地确定的产品的低温工作极限）作为低温步进应力试验的结束温度遥在试验过程中，组件工作于标称电压遥

5.2 高温步进应力试验

高温步进应力试验的应力施加方式如图2所示，具体的要求如下所述遥

a）以50益作为高温步进的起始温度遥

b）在高温步进应力达到70益之前，以10益为步长曰达到70益之后，以5益为步长遥

c）温度变化速率不小于40益/min遥

d）每个温度台阶上的停留时间不小于:组件达到温度的稳定时间+10 min+测试时间遥

e）组件达到温度稳定后，保温10 min，通冷却液30 s后，进行2次启动检测，以考核组件在高温条件下的启动能力曰2次启动后对组件进行性能检测，测试完毕后断电遥

f）高温步进应力试验的终止条件:以110益或者是通过检测发现的产品的高温工作极限（包括直接发现或者通过发现产品的高温破坏极限来间接地确定的产品的高温工作极限）作为高温步进应力试验的结束温度遥在试验过程中，组件工作于标称电压遥

图2 高温步进应力试验剖面

5.3 快速温度循环试验

快速温度循环试验的应力施加方式如图3所示，具体的要求如下所述遥

a）快速温度循环试验从低温阶段开始遥

b）温度范围:低温工作极限温度加5益～高温工作极限温度减5益遥

c）循环次数:5个完整的循环周期遥

d）温度变化速率不小于40益/min遥

e）在每个循环中，低温和高温阶段的停留时间不小于:组件达到温度的稳定时间+10 min+测试时间遥

f）每个循环升温或降温开始时，通冷却液30 s后，进行2次启动检测，以考核组件在快速温度变化条件下的启动能力曰2次启动检测后对组件进行测试直至测试结束后断电尧断冷却液遥

g）在每个循环的测试阶段，组件的电应力按野上限值-下限值-标称值-上限值-下限值冶的变化顺序施加遥

图3 快速温度循环试验剖面

5.4 振动步进应力试验

振动步进应力试验的应力施加方式如图4所示，具体的要求如下所述遥

a）振动形式:气锤式三轴向六自由度超高斯随机振动遥

b）起始振动量级:5 g遥

c）步长:5 g遥

d）每个振动量级的持续时间为10 min，振动开始前，组件先通冷却液30 s，然后持续通电曰在每个振动步进台阶都需要进行测试遥

e）组件施加标称电压遥

f）在振动步进应力试验时，当振动量值超过20 g后，在每个振动量级台阶结束后将振动量值降至微颤振动量值5 g曰振动持续时间一般以能够完成一个完整的测试为准遥

g）振动步进应力试验终止条件:以50 g或者是通过检测而发现的产品的振动工作极限（包括直接发现或者通过发现产品的振动破坏极限来间接地确定的振动工作极限）作为振动步进应力试验结束量值，试验结束后断电尧断冷却液遥

图4 振动步进应力试验剖面

5.5 综合环境应力试验

综合环境应力试验的应力施加方式如图5所示，具体的要求如下所述遥

a）循环次数:5个完整的循环周期遥

b）温度应力的施加方式与快速温度循环试验的应力施加方式一致遥

c）以组件的振动工作极限（若工作极限超过50 g，以50 g作为工作极限）除以5得到的值作为振动步进的起始振动量级（若振动工作极限除以5所得到的值小于5 g，则以5 g作为振动步进的起始振动量级）曰每次增加该值作为下一循环的振动量级，第五循环振动量级为振动工作极限减5 g，每个振动量级对应一个温度循环周期遥

d）在每个循环的升温段开始前5 min施加相应的振动量级直至升温段结束后5 min曰在每个循环的降温段开始前5 min施加相应的振动量级直至降温段结束，然后将振动量级降至5 g并维持5 min遥

e）组件测试时机与快速温度循环试验的一致遥

f）在每个循环中，低温和高温阶段的停留时间不小于:组件达到温度的稳定时间+10 min+测试时间遥

g）组件的各个循环电应力按野上限值-下限值-标称值-上限值-下限值冶的变化顺序施加遥

h）测试之前，先通冷却液30 s后，对受试组件通电进行测试，测试结束后断电尧断冷却液遥

6 结束语

HALT试验技术突破了环境模拟试验技术的模式，将加速试验理论引入遥作为一种新的试验手段，其具有高效尧低成本等优点，能够快速地发现设计缺陷并加以改进，缩短了产品的研制与生产时间[5]遥因此，开展HALT技术及其应用的研究，对于强化产品研制与生产过程的质量与可靠性控制，有非常重大的意义遥

图5 综合环境应力试验剖面

院

[1]张先文.高加速寿命试验和高加速应力筛选技术综述[J].电子产品可靠性与环境试验，2009，27（6）:66-69.

[2]樊强.高加速寿命试验和高加速应力筛选试验技术综述[J].电子产品可靠性与环境试验，2011，29（4）:58-82.

[3]李劲，张蕊.电子产品高加速应力筛选的应用探讨[J].环境试验，2012（6）:5-10.

[4]赵家华.HALT/HASS试验技术在电子电工产品的应用[J].电子世界，2013（2）:26-28.

[5]王宏，陈晓.可靠性强化试验及其在雷达研制生产中的应用[J].现代雷达，2008，30（4）:26-30.

[6]李劲，时钟.可靠性强化试验在高可靠产品中的应用探讨[J].电子产品可靠性与环境试验，2011，29（5）: 10-14.

[7]何文波，张涛，郝苗苗，等.可靠性强化试验在高可靠性产品设计中的应用[J].电子产品可靠性与环境试验，2013，31（S1）:29-35.

Review of HALT for Microwave Modules

JIN Lihua，LIU Zhonghua
（The 13th Research Institute of CETC，Shijiazhuang 050051，China）

Microwave modules are widely used in the fields of communication and navigation，and their reliability level is an important factor affecting the reliability of electronic equipments. HALT can identify the design defects and weak links in the early stage of product development，so as to improve its reliability.Therefore，the HALT for microwave modules is introduced in detail，in hope that some guidance can be provided for the proper development of HALT for microwave modules.

HALT曰sampling requirement曰working limit曰failure limit曰test process

院TB 114.37；TN 12

院A

院1672-5468（2017）03-0069-05

10.3969/j.issn.1672-5468.2017.03.014

院2016-11-28

院2017-02-28

院晋李华（1980-），男，山西临汾人，中国电子科技集团公司第十三研究所工程师，主要从事半导体器件产品检测工作。