Highly Accelerated Life Test

Ein Highly Accelerated Life Test, (engl., etwa hoch beschleunigter Lebenszyklus-Test, abgekürzt HALT) ist ein Testlauf mit dem Ziel, vorzugsweise elektronische Baugruppen noch im Entwicklungsstadium einer beschleunigten Alterung zu unterwerfen, um Schwachstellen und Designfehler aufdecken zu können und somit die Zuverlässigkeit zu erhöhen. Die Alterung erfolgt durch Temperatur und Vibration.

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Ziel

Mit einem HALT sollen elektrische und mechanische Schwächen von Geräten innerhalb kürzester Zeit aufgedeckt werden. Dies wird durch eine extreme Beschleunigung des Alterungs- und Schädigungsprozesses erreicht. Das Ziel ist erreicht, wenn die ersten Ausfälle (im Sinne eines Defektes) auftreten.

Prüfaufbau

HALTs werden in hierfür speziell gebauten Prüfkammern durchgeführt. Diese Kammern stellen sehr starke Temperaturgradienten sowie mechanische Belastung in Form von Vibration zu Verfügung.

mechanische Belastung

Die mechanische Belastung wird in Form von Vibrationen in den Prüfling eingebracht. Hierzu sind druckluftbetriebene Hämmer unter dem Prüftisch angebracht, die in sechs Freiheitsgraden Vibrationen bis zu 50 g und mehr erzeugen können.

thermische Belastung

Die thermische Belastung ist in zwei Unterthemen gegliedert:

absolute Temperaturgrenzen

Eine HALT-Kammer kann Temperaturen von -100°C bis +250°C erzeugen. Hierzu wird mit flüssigem Stickstoff gekühlt sowie mit sehr starken elektrischen Heizelementen geheizt. Zusätzlich wird die Luft im Prüfraum umgewälzt.

Temperaturwechsel

Neben der Höhe der Temperatur ist insbesondere der schnelle Temperaturwechsel von Interesse, da hierdurch starker Stress auf die einzelnen Bauteile ausgeübt wird. Die Kombination der Kühl- und Heizmechanismen erlaubt Temperaturänderungen von bis zu 60 °K je Minute und mehr. Dies sind regelrechte Temperaturschocks.

Vorgehensweise

Der Prüfling wird in der Kammer auf dem Prüftisch fest verschraubt. Die Luftleitschläuche werden so ausgerichtet, dass die thermische Energie möglichst direkt auf den Prüfling treffen kann und diesen somit effektiv heizt und kühlt.

Anschließend werden die thermischen Funktionsgrenzen (Upper und Lower Operating Limit - UOL und LOL) überprüft, indem in Schritten die Temperatur bis zur Funktionsgrenze geändert wird. Wichtig hierbei ist, dass man durchaus über die spezifizierten Temperaturbereich hinausgehen muss, um eine beschleunigte Alterung zu erreichen. Schutzmechanismen müssen hierzu evtl. stillgelegt werden.

Anschließend kann mit dem Temperaturzyklus begonnen werden. In jedem Zyklus wird mit maximal möglicher Heiz- und Kühlleistung zwischen den beiden Ecktemperaturen hin- und hergefahren. Der Prüfling muss hierbei permanent überwacht und auf Funktion geprüft werden. Zusätzlich kann noch bei den Ecktemperaturen Ab- und Anschaltung als weiterer Stressfakor angewendet werden.

Dieselbe Vorgehensweise gilt auch für die Vibrationsprüfung. Diese erfolgt in der Regel nach der Temperaturprüfung, da das Risiko für Schäden hier höher ist.

Schließlich kann man die Kombination aus Vibration und Temperaturwechsel im Zyklus durchführen.

Während des Testes auftretende Schäden sind zu dokumentieren und zu beheben, so dass der Test weiter durchgeführt werden kann. Ein Defekt ist kein Beendigungskriterium, sondern ein gewünschtes Zwischenergebnis.

Testergebnis und Ende

Der HALT ist beendet, wenn die vorgesehene Prüfzeit verstrichen ist. Es müssen nicht immer Schäden aufgetreten sein. Die Prüfzeit und -intensität - als Erfahrungswert - sollte so lange bemessen sein, dass eventuell vorhandene Schwachstellen im Design zuverlässig hätten auftreten müssen.

Siehe auch

Eine erweiterte Zuverlässigkeitsprüfung, die auch Druck und gezielte, mechanische Belastungen einschließt, ist das Environmental Stress Screening.

Die produktionsbegleitende, nichtzerstörende Zuverlässigkeitsprüfung wird als Highly Accelerated Stress Screening (HASS) bezeichnet.