In practical, thermal and mechanical tests will be applied without taking care of the life cycle of the product. No stress level limits is set beforehand and vibration tests will be made even for a fixed equipment.
The analysis of the failure causes and the corrective actions allow building the robustness of a product and perhaps running over its profile constraint to improve its reliability.
Specific constraint of the equipment may be added.
First type test applied is the thermal stress and particularly the cold stress.
In the HALT process it is the less destructive test which is realized first.
The characterization of the temperature lower limit in use, followed by the robustness lower limit (or even destruction limit, if it occurs before the temperature reach the define bottom) is made by a step test.
Each step must be running during a sufficient time (generally 10 min) in order to ensure a smooth development of the functional tests and also to make sure the constraint is applied at a stabilized level.
The HALT is a dynamic process to build the reliability of a product. But it is not restricted to the detection of working and destruction limits through the application of different types of constraint.
For all the step tests, the HALT allows pushing the limits of the product through a process of design improvement.
For each failure noticed is associated an analysis of the causes and is followed by a corrective action. And this is done till the roots limit of the technology is reach.
Furthermore, if a part or sub-part is identified as a weak link, the HALT process allows (or encourages) the sub-part to be thermal isolated (if it is the constraint applied) or even put out of the test chamber if it is technically reliable to accomplish the characterization.
The consequence of this dynamic approach of building reliability, is that the rapid temperature cycling stress, following the thermal stress, reveal, on average, low percentage of failure compared with the other types of constraints (4% against 14% for cold stress and 17% for heat stress).
Connu par les fiabilistes comme un bon révélateur de faiblesse de conception, les VRT sont pourtant réalisées au maximum des capacités de la chambre, c’est-à-dire près de 70°C/min pour une enceinte HALT & HASS et avec une excursion en température définie par les limites hautes et basses de fonctionnement du produit identifiées dans les essais précédents.
En fait, ce paradoxe des taux de défaillance s’explique par lui-même dans le cadre de la méthodologie HALT : les essais de tenues au froid, puis au chaud ont fait apparaître des faiblesses de conception qui ont fait l’objet d’actions correctives et le produit testé en VRT est moins vulnérables aux contraintes thermiques que ne l’était celui qui a subi l’essai de tenue au froid.
A la tenue aux VRT, succède l’essai de tenue au vibration qui avec un taux de mise en évidence de défaillance de 45% devance le dernier type de contrainte appliqué dans le HALT, l’essai combiné vibration, température et VRT avec ses 20%.
La préséance des essais de tenue aux vibrations par rapport aux environnements combinés s’inscrit bien évidemment dans la même logique du HALT qui est de construire pas à pas la robustesse du produit.
L’essai de tenue aux vibrations suit une démarche analogue à l’essai de tenue en température avec un accroissement pas à pas du niveau de contraintes en accélération et avec le respect d’un temps de palier analogue.
L’uniformité de l’accélération dans le produit est réalisée après l’adaptation du montage solidarisant le produit testé avec la table de vibration ce qui est rendu possible par les mesures des différents accéléromètres disposés sur le produit qui fournissent la réponse du produit aux vibrations
A noter que du fait des différences , au niveau du produit testé, de la taille des composants et sous-ensembles et des différences de technologies mises en œuvre, la précipitation de défauts latents ne sera optimale qu’avec des excitations larges bandes aléatoires (les bandes basses 2 Hz - 1 kHz sont souvent causes de la défaillance de la plupart des composants électroniques et mécaniques grandes tailles et les bandes hautes, supérieures à 2 kHz, pour les éléments à hautes fréquences de résonance comme les CMS.
Une exploration sur 6 axes, 3 linéaires et 3 rotatifs, permet par ailleurs une caractérisation optimale du produit.
L’essai combiné regroupe l’ensemble des contraintes appliquées précédemment.
La partie thermique du profil, vitesse de transition en température, durée et niveau d’exposition en températures basse et haute.
Le premier cycle en température est réalisé avec un niveau constant d’accélération de l’ordre de 3 à 5 Grms. A chaque cycle, cette valeur est augmentée du même incrément que dans l’essai précédent de tenue aux vibrations.
Le taux de mise en évidence de défaillance élevé (20%) pour un équipement ayant déjà bénéficié d’amélioration de robustesse pour chaque contrainte séparée met en évidence l’influence de la température dans les phénomènes de réponses aux contraintes mécaniques et justifie le bien-fondé de l’application des contraintes combinées en fin du procédé HALT.
Before applying the HASS as control process of the manufacturing line several points have to be checked. The test profile detailing the constraints to apply have to be defined, the chamber which will host part or the entire production has to be optimized and the Proof Of Screen (POS) has to be validated.
The HASS profile comes from the tests realised with the HALT methodology.
The HASS profile Le profil de test du HASS is coming from the constraints used to characterise the product during the HALT, after est déduit des contraintes ayant dues être appliquées pour caractériser le produit en HALT après que l'ensemble des actions correctives ait été prises en compte.
As exampleA titre d'exemple, le profil initial avant validation du POS peut se construire autour d'une excursion en température à 20% des limites opérationnelles détectées en HALT avec toutefois un delta minimal de 100°C et avec un niveau d'accélération en vibration se situant à moitié du niveau entraînant la destruction en HALT.
Le profil de HASS doit être validé par un POS qui prend en compte le montage de fixation des produits dans la chambre. Ce montage est un des éléments les plus délicats à réaliser dans le cadre du HASS puisqu'il doit permettre un passage simultané en test d'un maximum de produits en garantissant que chacun d'eux sera soumis aux mêmes contraintes mécaniques et thermiques.
Dès lors que la caractérisation en HALT fait apparaître des marges suffisantes entre les limites de fonctionnement et les limites de destruction, le profil du HASS se décompose en deux phases, l'une dite de précipitation qui, en faisant appel à des niveaux de stress supérieurs aux limites fonctionnelles mais inférieures aux limites de destructions, transforme les défauts latents en défauts patents, et l'autre de détection avec des durées d'exposition aux températures haute et basse suffisantes pour dérouler les tests de bon fonctionnement et découvrir les défaillances.
Le POS s'effectue une fois les paramètres du HASS déterminés. Il consiste à appliquer au même nombre de produits que prévu par le montage 20 à 50 fois le cycle de test défini en HASS en combinant aux produits issus de la production série des produits tests incorporant des défauts de fabrication (tels des fils incorrectement soudés). L'objectif du POS est d'ajuster le profil du HASS pour que les défauts soient détectés si possible dès le premier cycle mais sans induire de défaillances sur les produits "sains" ou réduire de manière significative leur durée de vie.
Ce dernier aspect est vérifié en comptabilisant le nombre de cycles nécessaire pour que les produits sains développent des défaillances symptomatiques d'une fin de vie.
Une fois le POS effectué, le HASS peut être appliqué en production.
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