MIL－HDBK－217 HALT／HALT

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　　在过去，MIL-HDBK-217已经广泛用来预计产品可靠性。不过，今天高加速寿命试验(HALT)和高加速应力筛选(HALT)试验被公认为强化产品可靠性的有效工具。军用标准和HALT/HALT试验包括可靠性的各个方面。那么，它之间究竟有什么关联呢??在产品制造或投入市场之前，制造商通常要根据MIL-HDBK-217、Bellcore TR-332或其它模型中所述的失效模型来作可靠性预计。但是，当产品被交付给客户，接着作失效报告时，原先的失效预计因实际世界的失效报告而无效。有些厂家曾经说过，当与现场的性能相比时，预计模型很不准确。那么，可靠性预计与失效报告之间有什么差异呢?
　　1. MIL-HDBK-217的目的
　　这个军用手册用来按元器件失效数据去估计电子设备和系统的内在可靠性。
　　它包括2个基本预计模型：
　　A.元器件数分析法
　　该模型要求较少的系统信息量，在考虑元器件质量和碰到的环境条件的情况下，首先使用各种元器件数。一般来说，该方法适用于早期设计阶段，以获得系统可靠性的初始估计值。在该阶段中，详细的电路设计是未知的。
　　B.元器件应力预计法
　　该预计方法采用包括诸如环境、质量应用、最大额定值、复杂度、温度、结构之类的详细信息以及其它应用因素在内的复杂模型。该方法往往在设计周期接近结束时和实际电路设计已经确定时使用。
　　MIL-HDBK-217和BellcoreTR-332的一般失效模型具有下列表达式：
　　λ=λbπQπEπA…
　　其中，λb为阿列尼斯(Arrhenius)所述的基本失效率，πQπEπA…为元器件质量、环境和应用应力相关的因素。
　　阿列尼斯公式描述了元件的失效率与温度之间的关系。从观测到的化学反应、气体扩散和迁移率对温度的依赖性中推论出下列关系式：
　　λb= EkT
　　其中，λb为元器件失效率，E为激活能，k为波尔兹曼常数，T为绝对温度，K为常数。
　　可为诸如微电路、晶体管和连接器之类的各个元器件种类提供详细模型。
　　2.HALT/HASS试验的优点
　　HALT试验是在设计阶段中实施的，以找出产品中的可靠性弱点。施加到产
　　品中去的应力要超过正常发运、贮存和应用条件。HALT试验包括：
　　A.分步施加环境应力，一直施加到产品失效为止;
　　B.作暂时的改变，以便给失效定位;
　　C.进一步给应力分步，直到产品再失效为止，然后再给失效定位;
　　D.重复应力-失效-定位过程。
　　E.找出产品的基本工作和毁坏极限。
　　HASS试验是在生产阶段中实施的，以确认在HALT试验中所作的所有可靠性改进是否得到保持。它确保不会因生产过程和卖方的元器件的变化而引起缺陷的输入。
　　它包括下列4方面：
　　A.为潜在缺陷作突击筛选，以便使其变成明显缺陷;
　　B.作检测筛选，以找出明显缺陷;
　　C.失效分析;
　　D.纠正措施。
　　HASS试验的突击和检测筛选极限是以HALT试验结果为依据的。通常，突击筛选极限是在工作极限与毁坏极之间定位的。
　　HALT/HASS试验已被证明能找出导致现场失效的潜在缺陷。因此，HALT/HASS试验过程能有效地强化产品可靠性。
　　3. MIL-HDBK-217的预计为什么不准确
　　估计系统可靠性的MIL-HDBK-217所描述的预计方法是以阿列尼斯公式即按指数规律的温度相关表达式为依据的。但是，实际世界中的许多失效模式不遵循这个公式。
　　例如，机械振动和冲击、湿度、功率通/断循环、ESD和介质击穿——与温度相关的一切——都是失效的共同原因。甚至有些诸如温度循环和热冲击之类的温度相关应力也会导致不遵循阿列尼斯公式的失效。更重要的是，许多电子系统中的元器件可靠性正在得到改进。因此，元器件失效不再是系统故障的主要原因。但是，MIL-HDBK-217模型仍然告诉我们如何按元器件失效率来预计系统可靠性。根据美国可靠性分析中心的数据分析结果，造成电子系统故障的8个主要原因中，各种原因所占的百分比如下：
　　元器件——22%：元器件无法执行其指定功能。
　　设计——9%：设计不当。
　　制造——15%：制造过程中有偏差。
　　系统管理——4%：无法解释系统要求。
　　磨损——9%：失效机理相关的磨损。
　　未发现的缺陷——20%：作进一步试验又不能再现的发现的失效;这些失效也许是或也许不是实际失效。不过，它们已被排除，并算作逻辑失效率。
　　诱发因素——12%：外部施加的应力。
　　软件——9%：因软件故障而无法执行指定功能。
　　为了说明差异，应考虑到下列情况：
　　元器件种类达6个和元器件数达338个的电路板用于移动无线电系统。MIL-HDBK-217预计的失效率是1.934个失效/10 6小时，如表1显示。但是，电路板的现场特性显示了在4444696小时的总工作时间内有9个失效，导致现场失效率达4.274个失效/106小时。4.274-1.934=2.34，这么大的偏差却未包括在MIL-HDBK-217预计中。
　　表1 MIL-HDBK-217预计中各种元器件的失效率分布(单位：失效/106小时)



　　实际上，许多现场失效是由不定因素造成的，这些不定因素是当今电子系统的可靠性问题的主要原因。
　　但是，这些原因可用HALT和HASS试验来成功地预测、检测和清除。
　　4.结论
　　在作可靠性预计之前，下列两项中的一项是确定无疑的：
　　A.预计模型中的失效模式已解释了大多数系统故障。如果不是，则：
　　B.通过实施HALT/HASS试验来减少不可预测的缺陷之后才作可靠性预计。

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