圖1：從實(shí)驗(yàn)結(jié)果看HALT HALT是一種有意向電子產(chǎn)品施加劇烈的溫度變化和振動(dòng)進(jìn)行破壞，通過(guò)破壞的結(jié)果找出產(chǎn)品缺點(diǎn)的試驗(yàn)方法。為了施加溫度變化，直接向產(chǎn)品的印刷電路板上吹送用加熱器加熱的熱風(fēng)以及用液態(tài)氮冷卻的冷風(fēng)（a）。在振動(dòng)臺(tái)上按照各種方向設(shè)置生成沖擊波的活塞氣缸，等效產(chǎn)生“6自由度”的隨機(jī)振動(dòng)（b）。通過(guò)同時(shí)施加急劇的溫度變化和振動(dòng)，還能找出普通環(huán)境試驗(yàn)難以發(fā)現(xiàn)的焊錫開(kāi)裂等問(wèn)題（c，d）。

　　“近一個(gè)月已接到70多個(gè)咨詢(xún)。內(nèi)容涉及車(chē)載產(chǎn)品、醫(yī)療器械、數(shù)字家電及游戲機(jī)等，受到了眾多領(lǐng)域的關(guān)注”（日本東陽(yáng)科技HALT技術(shù)中心主任川上雅司）。“不僅是從事液晶面板模塊的零部件企業(yè)，復(fù)印機(jī)、導(dǎo)航儀及數(shù)碼相機(jī)等產(chǎn)品廠商也紛紛開(kāi)始考慮采用”（EMIC代表董事社長(zhǎng)夕田昭夫）。

　　在日本國(guó)內(nèi)，產(chǎn)品廠商和模塊廠商對(duì)HALT（Highly Accelerated Lifetesting，高加速壽命試驗(yàn)）試驗(yàn)方法的咨詢(xún)絡(luò)繹不絕。HALT是向電子產(chǎn)品施加強(qiáng)烈的溫度變化和機(jī)械振動(dòng)，人為進(jìn)行破壞，從而找出產(chǎn)品內(nèi)在缺陷的試驗(yàn)方法（圖1）。其目的并非象普通溫度循環(huán)試驗(yàn)?zāi)菢幽�擬產(chǎn)品的使用環(huán)境，而是以破壞為目的，直接向裸露的印刷電路板吹送冷熱風(fēng)，同時(shí)施加強(qiáng)烈的機(jī)械振動(dòng)。對(duì)于找出的缺陷，通過(guò)在產(chǎn)品開(kāi)發(fā)階段采取對(duì)策，期望產(chǎn)品在上市后降低故障率。該方法不是判斷產(chǎn)品合格與否的試驗(yàn)，而是產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)使用的一種工具。

　　東芝已在筆記本電腦的開(kāi)發(fā)中導(dǎo)入了該方法，并且大幅降低了產(chǎn)品上市后的故障率。三菱電機(jī)也在開(kāi)發(fā)FA設(shè)備時(shí)使用了HALT，提高了FA設(shè)備的可靠性。也有不少企業(yè)雖然導(dǎo)入了HALT，但卻對(duì)此守口如瓶。原因是不想讓競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手知道HALT的好處。從這一意義上說(shuō)，HALT可謂是“搶占先機(jī)的技術(shù)”（東陽(yáng)科技 川上）。

縮短產(chǎn)品開(kāi)發(fā)時(shí)間

　　HALT備受關(guān)注的較大原因在于該方法可突破原來(lái)僅靠環(huán)境試驗(yàn)進(jìn)行產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的局限性（圖2，表1）。

圖2：削減開(kāi)發(fā)時(shí)間和成本通過(guò)使用HALT，與反復(fù)實(shí)施DVT的以往方法相比，可縮短產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)時(shí)間，使量產(chǎn)供貨時(shí)間提前。另外，通過(guò)事先對(duì)產(chǎn)品的缺點(diǎn)采取對(duì)策，還可減少產(chǎn)品上市后的故障。可削減量產(chǎn)供貨后的問(wèn)題對(duì)策成本。

　　以前，日本的產(chǎn)品廠商大多通過(guò)反復(fù)進(jìn)行DVT（Design Verification Testing，設(shè)計(jì)驗(yàn)證測(cè)試）試驗(yàn)來(lái)確認(rèn)開(kāi)發(fā)中的產(chǎn)品是否達(dá)到了產(chǎn)品的設(shè)計(jì)性能指標(biāo)。DVT由溫度循環(huán)試驗(yàn)、高溫高濕試驗(yàn)、振動(dòng)試驗(yàn)等多種環(huán)境試驗(yàn)構(gòu)成，一種試驗(yàn)的時(shí)間為數(shù)百小時(shí)，完成所有試驗(yàn)項(xiàng)目需要數(shù)月。其間，如果中途發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，還要在改進(jìn)后的產(chǎn)品上重新進(jìn)行試驗(yàn)。盡管這一過(guò)程的反復(fù)次數(shù)因產(chǎn)品而異，但一般來(lái)說(shuō)，改進(jìn)現(xiàn)有產(chǎn)品需要數(shù)回，新開(kāi)發(fā)產(chǎn)品則多達(dá)數(shù)十回。在目前產(chǎn)品開(kāi)發(fā)時(shí)間日趨縮短的情況下，DVT所需要的時(shí)間就很難保證。

　　另外，即便是通過(guò)了DVT，也不能保證產(chǎn)品上市后不發(fā)生問(wèn)題。不僅如此，正如近年來(lái)頻發(fā)的電子產(chǎn)品冒煙、著火事故所顯示的那樣，“產(chǎn)品上市后的故障確實(shí)在不斷增加”（楠本化成ETAC事業(yè)部顧問(wèn)井原惇行）。其原因之一在于DVT的標(biāo)準(zhǔn)過(guò)于寬松，未能事先發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品內(nèi)在的缺陷。而嚴(yán)格DVT標(biāo)準(zhǔn)，比如說(shuō)將溫度循環(huán)時(shí)間提高一倍等，完成全部試驗(yàn)的時(shí)間就會(huì)變得更長(zhǎng)。

表1　DVT與HALT的不同 HALT有時(shí)被譯為高加速壽命試驗(yàn)，往往被視為原DVT的一種，但兩者的目的及試驗(yàn)方法完全不同。

　　而利用HALT便可解決DVT實(shí)驗(yàn)存在的上述問(wèn)題。HALT采取向產(chǎn)品施加強(qiáng)大環(huán)境應(yīng)力的手段，3～5天的短周期內(nèi)即可找出產(chǎn)品的缺點(diǎn)。而且，通過(guò)事先對(duì)這些缺點(diǎn)采取對(duì)策，之后實(shí)施DVT時(shí)“基本上一次即可通過(guò)“（EMIC海外室銷(xiāo)售工程師、主管高見(jiàn)哲夫）。比如，在開(kāi)發(fā)液晶面板模塊時(shí)利用HALT，DVT的反復(fù)次數(shù)可減至原來(lái)的1/5～1/20。由此大幅縮短開(kāi)發(fā)時(shí)間便成為可能。

　　利用強(qiáng)大環(huán)境應(yīng)力的HALT甚至還能找出普通DVT往往會(huì)漏掉的產(chǎn)品缺陷。因此，HALT比DVT更有可能降低量產(chǎn)供貨后出現(xiàn)的故障率，降低供貨后采取問(wèn)題對(duì)策時(shí)所需成本。冒煙、著火等問(wèn)題會(huì)嚴(yán)重影響企業(yè)的品牌形象，所以防止此類(lèi)問(wèn)題的出現(xiàn)對(duì)于產(chǎn)品廠商來(lái)說(shuō)具有重大的意義。

海外認(rèn)知度高

　　HALT發(fā)明于20世紀(jì)80年代的美國(guó)，較初是供軍品使用的技術(shù)。之后，以歐美廠商為主，將其相繼應(yīng)用到了飛機(jī)、汽車(chē)和電子產(chǎn)品上。法國(guó)空中客車(chē)、美國(guó)蘋(píng)果、美國(guó)戴爾、美國(guó)伊士曼·柯達(dá)、美國(guó)福特汽車(chē)、美國(guó)通用汽車(chē)、美國(guó)惠普、芬蘭諾基亞、韓國(guó)三星電子等著名企業(yè)都采用HALT。這些企業(yè)大多還要求設(shè)計(jì)/制造受托企業(yè)（EMS/ODM）及模塊廠商等業(yè)務(wù)伙伴導(dǎo)入HALT，因此該技術(shù)在中國(guó)大陸及臺(tái)灣也得到了普及。

　　但是，HALT在日本的普及則落后于人。在日本，很多企業(yè)頗為看重原來(lái)的環(huán)境試驗(yàn)，對(duì)導(dǎo)入HALT持消極態(tài)度 注1）。不過(guò)，近來(lái)僅靠原有的環(huán)境試驗(yàn)進(jìn)行開(kāi)發(fā)愈發(fā)促襟見(jiàn)肘。如前所述，除了受制于漫長(zhǎng)的試驗(yàn)時(shí)間之外，產(chǎn)品上市后的事故及故障也趨于增加。可以說(shuō)，此前仍在觀望的日本企業(yè)也無(wú)法再忽視HALT了。

注1）對(duì)HALT存在誤解也是原因之一。將HALT引入日本的戴爾公司，為模塊廠商規(guī)定了特定的試驗(yàn)方法。認(rèn)為該試驗(yàn)方法就是HALT的錯(cuò)誤認(rèn)識(shí)在日本十分普遍，從而出現(xiàn)了“實(shí)施HALT后也未發(fā)現(xiàn)缺陷”的問(wèn)題。導(dǎo)致這一問(wèn)題的原因是使用方法與本來(lái)的HALT不同。另外，在日本將HALT譯為“高加速壽命試驗(yàn)”也造成了錯(cuò)解。這一譯法讓人感覺(jué)HALT是一種“可在短時(shí)間內(nèi)評(píng)估產(chǎn)品壽命的試驗(yàn)”，而實(shí)際上并不能評(píng)估壽命。

　　況且，對(duì)于想要打入海外市場(chǎng)的日本設(shè)備/模塊廠商而言，導(dǎo)入HALT正在成為一項(xiàng)必要條件（圖3）。HALT在海外已廣泛普及，比如在北美醫(yī)療器械市場(chǎng)，如果性能及價(jià)格相同，經(jīng)過(guò)HALT驗(yàn)證的產(chǎn)品會(huì)更暢銷(xiāo)。業(yè)內(nèi)普遍認(rèn)為，這一趨勢(shì)今后在導(dǎo)航儀及平板電視領(lǐng)域也將不斷加強(qiáng)。

圖3：具備實(shí)施HALT的能力將成為競(jìng)爭(zhēng)條件之一以前日本國(guó)內(nèi)只有與部分海外廠商有業(yè)務(wù)往來(lái)的EMS/ODM廠商及模塊廠商重視HALT。今后在車(chē)載產(chǎn)品、醫(yī)療器械及家電等廣泛領(lǐng)域，當(dāng)產(chǎn)品廠商向客戶(hù)進(jìn)行推銷(xiāo)時(shí)，具備實(shí)施HALT的能力將成為必要條件。

　　模塊產(chǎn)品也一樣。比如電源模塊領(lǐng)域，在日本廠商視為下一增長(zhǎng)市場(chǎng)而注目的車(chē)載電源及平板電視電源市場(chǎng)上，HALT的導(dǎo)入同樣必不可少。在日本電源模塊廠商中，過(guò)去就曾有企業(yè)因未能及時(shí)導(dǎo)入HALT而錯(cuò)失過(guò)訂單的教訓(xùn)。因此，在今后有望增長(zhǎng)的市場(chǎng)上，導(dǎo)入HALT的日本電源模塊廠商將會(huì)增多。

找出產(chǎn)品的極限值

　　下面來(lái)歸納一下HALT的具體應(yīng)用方法（圖4，圖5）。實(shí)際的試驗(yàn)大致分五步，通過(guò)階段性增強(qiáng)溫度及振動(dòng)等環(huán)境應(yīng)力，找出產(chǎn)品能夠正常工作的極限值 注2）。

圖4：典型的HALT試驗(yàn)方法 HALT一般進(jìn)行5種試驗(yàn)。①以10℃為單位從室溫起逐步降低溫度的冷卻步進(jìn)試驗(yàn)，②以10℃為單位從室溫起逐步升高溫度的加熱進(jìn)步試驗(yàn)，③施加60～70℃/分急劇溫度變化的熱沖擊試驗(yàn)，④以5G為單位在室溫下逐步提高加速度的振動(dòng)步進(jìn)試驗(yàn)，⑤在施加急劇溫度變化的同時(shí)以5G為單位逐步提高加速度的復(fù)合試驗(yàn)。產(chǎn)品的性能試驗(yàn)，比如①冷卻步進(jìn)試驗(yàn)時(shí)，以10℃為單位改變溫度。其他試驗(yàn)同樣以步進(jìn)方式進(jìn)行性能試驗(yàn)，由此找出工作極限和破壞極限。在本圖的圓形圖中，根據(jù)過(guò)去的成績(jī)列出了各試驗(yàn)所發(fā)現(xiàn)的缺陷的比例。

注2）HALT一般在產(chǎn)品開(kāi)發(fā)完成70～80％時(shí)實(shí)施。另外，除了環(huán)境應(yīng)力之外，有時(shí)還同時(shí)施加電壓變動(dòng)及電源開(kāi)關(guān)等應(yīng)力。

　　第一步為“冷卻步進(jìn)試驗(yàn)”，從室溫起以10℃為單位逐步降低溫度，直到找出產(chǎn)品無(wú)法正常工作的極限低溫。利用液態(tài)氮進(jìn)行冷卻，可試驗(yàn)到-100℃。

　　第二步為“加熱步進(jìn)試驗(yàn)”，與上一步相反，以10℃為單位逐步升高溫度，由此找出極限高溫。利用大功率加熱器，可試驗(yàn)到＋200℃。在冷卻步進(jìn)試驗(yàn)及加熱步進(jìn)試驗(yàn)中，并非象原來(lái)的環(huán)境試驗(yàn)?zāi)菢訉?duì)試驗(yàn)裝置內(nèi)的空氣溫度進(jìn)行控制，而是通過(guò)管道直接向印刷電路板吹送熱風(fēng)或冷風(fēng)，用熱電偶來(lái)測(cè)量、控制電路板上的溫度。

　　第三步為“熱沖擊試驗(yàn)”，以10分鐘為單位反復(fù)切換低溫和高溫保持狀態(tài)。低溫狀態(tài)和高溫狀態(tài)比冷卻步進(jìn)試驗(yàn)和加熱步進(jìn)試驗(yàn)得到的極限溫度緩和10℃左右。在低溫和高溫間轉(zhuǎn)換時(shí)的溫度變化率為60～70℃/分，比通常的環(huán)境試驗(yàn)要快出一個(gè)數(shù)量級(jí)，給產(chǎn)品造成非常嚴(yán)酷的環(huán)境應(yīng)力。這是通過(guò)直接向印刷電路板上吹送熱風(fēng)及冷風(fēng)而實(shí)現(xiàn)的。

　　第四步為“振動(dòng)步進(jìn)試驗(yàn)”，在室溫環(huán)境下階段性地將振動(dòng)逐漸加速至50～60G。向振動(dòng)臺(tái)背面設(shè)置的多個(gè)活塞氣缸輸送壓縮空氣，通過(guò)沖撞活塞氣缸內(nèi)的樹(shù)脂使產(chǎn)品振動(dòng)。由于活塞氣缸設(shè)置在多種方向上，因此可等效視為6自由度的隨機(jī)振動(dòng)。通過(guò)這一振動(dòng)來(lái)有效晃動(dòng)印刷電路板上共振頻率不同的部件。

　　第五步為熱沖擊試驗(yàn)和振動(dòng)步進(jìn)試驗(yàn)“復(fù)合試驗(yàn)”注3）。

圖5：工作極限和破壞極限產(chǎn)品在超過(guò)工作極限后無(wú)法正常運(yùn)行，不過(guò)在緩解環(huán)境應(yīng)力后便會(huì)恢復(fù)。而一旦超過(guò)破壞極限，即便緩解環(huán)境應(yīng)力也不會(huì)恢復(fù)。

注3）HALT試驗(yàn)方法中的10℃步進(jìn)或10分鐘保持等只是一般的做法，用戶(hù)可根據(jù)用途自由變換。