创建高加速应力筛选剖面有哪些步骤？

佩特科技

使用高加速应力筛选方法能够帮助电子制造企业评估电子产品的可靠性，减少或消除产品故障。但应用高加速应力筛选有一个前提，就是需要创建一个产品剖面，然后在此基础上对产品施加不同的压力，以决定是否需要进行调整。

作为标准电子工业流程中的一个环节，高加速应力筛选（highly accelerated stress screen，HASS）用于激发和检测产品的早期缺陷，而非查找全部缺陷。事实上，生成一个构造良好HASS剖面的几率有限，其激发PCBA电子产品缺陷的能力随故障模式的变化而有所不同。在试图将缺陷激发成为难度更大的故障模式时，由此增加的应力可能会造成损坏结果。

尽管应力及HASS的变更可能需要根据基础技术对方法自行定义，但并不影响这种方法同样适用于其他产品领域。

确定是否有必要进行HASS调优，首先要在现场数据和生产数据之间建立评估。评估结果直接反映现有HASS剖面的效能。如果由于PCBA产品生产缺陷和生产测试产量下降而导致现场故障呈上升趋势，此时应考虑进行HASS调优。

HASS剖面的设计与开发，主要依据高加速寿命试验（HALT）所得到的结果。企业在PCBA加工生产实践中，小编建议可以通过以下五个步骤提高产品的可靠性：

1、高加速寿命试验

要想全面理解HASS调优，首先让我们从高加速寿命试验（HALT）开始，一起对HASS剖面的基本结构进行回顾。

HALT是一种限度测试，而非通过失败测试。测试的主要目的是确定产品的环境（温度和振动）影响限度；此外，它还适用于测量产品的稳健性。

根据HALT试验中完成5项测试的结果，对HASS试验剖面进行设计。通常以温度、振动水平和停延时间为起点，或根据产品实际情况进行调整。这5项测试分别为：

1）低温步进应力试验（Cold step stress）。以20摄氏度为起点，将环境舱的大气温度降至10摄氏度。每个温度级别上的停延时间可以根据产品的不同而有所差异，但建议在温度稳定后至少保持10分钟。

2）高温步进应力试验（Hot step stress）。以30摄氏度为起点，将环境舱的大气温度提高10摄氏度。每个温度级别上的停延时间可以根据产品的不同而有所区别，但建议在温度稳定后至少保持10分钟。

3）快速温变循环试验（Rapid thermal transitions）。最小的温度循环范围应该在高低温步进应力测试中所确定的温度工作上限和温度工作下限的5摄氏度内。通常至少进行3个温变循环，并且在每个温度极限值时至少保持10分钟。

4）振动步进应力试验（Vibration step stress）。从5Grms开始（较低水平的振动量级，1Grms用于精细产品，增量在5Grms内），至少停延5分钟（时长根据产品质量的不同而变化）。试验室内大气温度应当为室温，连续施加振动步进应力直至产品振动工作极限或破坏极限。

5）综合应力试验（Combined environment）。至少进行5个综合应力循环，除非在所有5个循环之前出现了破坏性故障。温度循环应保持在温度工作上限和温度工作下限的5摄氏度内。起始振动量值则是通过将振动破坏极限除以5加以确定的。在后续的每个温度循环中，振动量级都增加相同数值；也就是说，如果最大振动量值为50Grms，则起始振动量值为10Grms。

2、高加速应力筛选

HALT试验得到的结果通常作为HASS剖面的设计依据。温度应力起始值通常为温度步进应力试验中所确定工作极限的80%，即测试单元在HALT试验中完全发挥作用时的温度水平。

振动步进应力试验中，振动应力的起始值通常为50%的破坏极值。下图展示了HASS剖面的标准模型。方形波代表温度，梯形波表示振动水平。

标准HASS剖面模型图

在上图中的HASS剖面显示了两个HASS循环。实践中，并无固定的周期次数或行业标准用于筛选产品；主要还是取决于PCBA加工厂所生产产品的类型和数量。

对于大多数更关心产量的电子制造企业而言，建议至少循环两次；如果希望识别出更多的潜在缺陷，3~5次循环比较适宜。HASS试验第一个循环的根本目标是查找到所有缺陷；做到这一点则无需开展后续循环，从而缩短测试时间、提升产量。

HASS试验由两个部分（或阶段）组成。第一个阶段为预筛选阶段，在极短时间内激发出任何潜在的生产缺陷或零部件缺陷；第二个阶段是测试阶段，目标在于识别缺陷。在测试阶段，产品需接受功能测试。相比之下，预筛选阶段所用应力水平高于测试阶段。

3、育种失效测试

判断HASS试验能否有效地检测出生产缺陷，可以采用筛查证明或育种失效测试（Seeded failure testing）。为了更好地失效判定，建议对与生产缺陷相关的10种现场故障中，分析其排名前5位的故障类别。

将每一次失效视作一次育种，按照既定的HASS试验流程进行筛选，以确定HASS剖面的检测功能。如果检测出的种子故障数较低（全部10个中不超过5个），则需要调整HASS剖面并重新检测。

4、安全网

在设计HASS剖面并完成筛选验证后，必须确保HASS测试条件的适宜性，即在有效检测出可能造成设备故障的潜在不良，同时不致造成设备损坏或“内伤”。这里，可以采用安全网（Safetyof screen，SOS）测试，将产品按照调整后的HASS剖面进行反复检验，以判定最佳的测试条件。

一般情况下，测试循环以40次作为有效起点。如果时间允许，产品在第一次故障发生之前可经过多次循环。产品在HASS试验中损耗的可靠寿命，可以用通过下列公式直接计算得出，并用百分比表示，计算公式为：可靠寿命=（HASS剖面循环次数÷SOS循环次数）×100%。

例如，可靠寿命=（2÷40）×100=5%，表示产品经过两次HASS剖面循环和40次SOS测试，其可靠寿命耗损最高为5%。

5、HASS调优

对于电子制造企业而言，尽管开展了HALT和HASS试验项目，并对所有标准的指导方针进行了研究，但在项目初期或实施早期仍然会遭遇失败，即使其产品的缺陷已经明显少于未经过HASS试验的项目。

在HASS调优（HASS tuning）和定速过程中对HASS基本流程稍做变更或调整，可以提高给定失效模式的检测和沉淀概率。压力级别的变化将影响到该领域中存在的缺陷类型。