IMQ_HALT-HASS_scheda tecnica

Prove di Affidabilità Accelerate (HALT-HASS)
Scheda tecnica
Prove di Affidabilità Accelerate (HALT-HASS) - Sche
Il
centro
ARTC-IMQ
(ARTC:
Apparecchiature di prova
Accelerated Reliability Test Center),
Il sistema di prova, denominato QualMark OVS-2.5e
approntato
dall’IMQ
le seguenti prestazioni:
collaborazione
con
LF (acronimo di Omniaxial Vibration System), offre
in
l’azienda
• ambiente freddo secco, con limite termico pari
statunitense QualMark Corporation
• ambiente caldo secco, con limite termico pari a
a –100 °C
di
Denver,
Colorado,
consente
+200 °C
• gradiente termico massimo ottenibile sul
l’applicazione delle procedure HALT e
prodotto in prova pari a 60 °C/min
HASS per mezzo di un sistema di
• raffreddamento con azoto liquido per
prestazioni elevate a costi contenuti ed un
prova QualMark OVS-2.5e LF.
ambiente di prova inerte
Le procedure HALT e HASS sono
• vibrazione casuale nel tempo
(urti ripetitivi con spettro di
moderne
tecniche
di
prova
che
possono garantire il miglioramento
dell’affidabilità
del
prodotto
riducendo tempi e costi di verifica
del
progetto
e
di
processo produttivo.
controllo
del
frequenza da circa 2 Hz a 10 kHz) e
nello spazio (sollecitazione sui 3 assi,
lineare e rotatoria), attraverso una tavola di 76
cm X 76 cm (brevetto QualMark)
• ambiente combinato freddo/caldo + vibrazione
La sollecitazione meccanica, regolabile
esclusivamente nel suo livello, copre uno
spettro di frequenze sufficientemente ampio
ed in grado di stimolare con efficacia sia
componenti di grandi dimensioni, sia i più
piccoli componenti elettronici a montaggio
Figura 1
superficiale.
La figura 1, rappresenta in verde la curva
caratteristica del livello di sollecitazione
meccanica in funzione della frequenza
generata del tavolo in un sistema OVS, in
relazione alle sollecitazioni ottenibili con un
sistema tradizionale, ed alle esigenze di
sollecitazione per componenti meccanici e per
l’elettronica a stato solido.
Durante le prove vengono registrati i livelli di
sollecitazione meccanica (densità spettrale di
potenza) con apposito analizzatore di spettro
digitale, collocando fino a 4 accelerometri sul
prodotto in prova.
Il livello massimo di sollecitazione meccanica
generabile dal sistema è pari a 45÷50 gRMS nella
banda fino a 5 kHz, entro cui è filtrato
analogicamente il monitoraggio di controllo del
sistema. Il livello massimo generabile dalla
tavola misurato nella banda fino a 10 kHz può
assumere valori superiori del 50÷60%.
eda tecnica
Procedura Halt
pausa di 10 min. + PF.
La procedura HALT è un processo applicato
durante la progettazione di un prodotto che,
simulando condizioni ambientali estremamente
severe - una sorta di prova di invecchiamento
altamente accelerato - consente di irrobustire il
progetto. Le prove, normalmente della durata di
3/5 giorni, sottopongono il prodotto a livelli
crescenti di sollecitazioni termiche e meccaniche
E' fondamentale definire nel dettaglio le prove
(indipendentemente ed in combinazione), con
funzionali da eseguire durante la procedura, in
gradienti termici fino a 60 °C/min, ed a
termini di:
sollecitazioni specifiche correlate alle funzioni
• numero e tipo di prove adeguato
proprie del prodotto. Si distinguono 4 fasi
principali della procedura HALT:
all’identificazione certa di difetti funzionali nel
corso della ricerca dei limiti del
progetto/prodotto
1 Sollecitazione con livelli di temperatura, dove
vengono eseguiti passi di prova a temperatura
• tempo richiesto per il completamento di
ciascun ciclo che, ripetuto al termine di ogni
costante della durata di 10 min. + il tempo
livello di sollecitazione termica, meccanica o
necessario per eseguire le Prove Funzionali (di
combinata applicata, si riflette sulla durata
seguito PF), esplorando il campo freddo ed il
campo caldo fino ad identificare i Limiti
Operativi ed i Limiti Distruttivi.
totale della procedura
I dispositivi devono quindi essere sottoposti a
prova
in
funzione
e
con
le
opportune
apparecchiature e sistemi specifici di simulazione
e controllo del funzionamento (alimentazioni,
comandi, carichi, trasduttori ecc.) connessi. In
alternativa i dispositivi in prova posso essere
direttamente
collegati
al
resto
dell'apparecchiatura di cui fanno parte nel
normale utilizzo previsto.
2 Cambiamenti rapidi di temperatura, dove
vengono eseguiti almeno 5 cicli composti da
due pause di 5 min. alle temperature
corrispondenti ai Limiti Operativi Minimo e
Massimo identificati alla fase 1. e da due
passaggi rapidi (GRADIENTE TERMICO 60 °C AL
MINUTO) tra le due temperature.
La procedura HALT differisce sostanzialmente dalle
prove di qualificazione in quanto non si conclude
3 Sollecitazione con livelli di vibrazione, dove
vengono eseguiti passi di prova a temperatura
con esito positivo o negativo; è un processo di
verifica e di ottimizzazione del progetto.
ambiente e vibrazione costante della durata di
Gli obiettivi fondamentali della procedura HALT
10 min. + PF, con passi di vibrazioni crescenti di
sono:
5 gRMS, esplorando il campo fino a 50 gRMS in
• l’individuazione dei reali limiti operativi e
modo da identificare i Limiti Operativi ed i
distruttivi in relazione alle specifiche del
Limiti Distruttivi.
prodotto definite in fase di progetto, ovvero i
margini operativo e distruttivo che il progetto
4 Ambiente combinato, dove viene ripetuta la
fase 2 combinata con la fase 3 ma con tempi di
sottoposto a verifica può garantire
• l’irrobustimento del prodotto attraverso
un’azione diretta sul progetto dello stesso, tale
Procedura Hass
da assicurare l’estensione dei margini operativi
La procedura HASS è invece un processo applicato
e distruttivi.
durante la fabbricazione del prodotto che
consente di scoprire deviazioni del processo
produttivo, prevenendo l'immissione sul mercato
di prodotti con difetti latenti. Attuata sulla base
dei risultati ottenuti nella procedura HALT e
finalizzata ad assicurare che i benefici ottenuti per
mezzo di tali prove siano trasferiti anche alla
produzione, spesso una corretta applicazione di
questa tecnica di collaudo consente di eliminare la
necessità delle tradizionali prove di "burn-in".
Sviluppo della procedura HASS
Qualificazione del dispositivo di fissaggio
Una prima fase consiste nella preparazione e
L’efficacia della procedura di prova HALT applicata
qualificazione del dispositivo di fissaggio, che
con l’apparecchiatura di prova QualMark OVS è
come nel caso della procedura HALT deve essere
dimostrata dalla difettosità riscontrabile in
caratterizzato dalla maggior semplicità strutturale
funzione
della
tipologia
di
ambiente
di
sollecitazione simulato.
Una
parte
considerevole
possibile, associata alla massima trasmissibilità ed
uniformità di sollecitazione termica e meccanica.
dei
difetti
che
In questo caso inoltre, il dispositivo deve
pregiudicano l’affidabilità di un prodotto possono
permettere il fissaggio del maggior numero
infatti
possibile di unità da collaudare, garantendo la
essere
precipitati
attraverso
la
sollecitazione meccanica (vibrazione Omniaxial) e
corretta disposizione dei cablaggi e quant'altro
la sollecitazione combinata (cicli termici con
necessario all'esecuzione delle prove funzionali
transitori molto rapidi a cui è sovrapposta la
nel corso dell'applicazione della procedura HASS. Il
vibrazione Omniaxial).
sistema di ventilazione potrebbe richiedere l'uso
I vantaggi principali della procedura HALT rispetto
di
a metodologie di prova tradizionali, possono
appositamente
quindi essere così sintetizzati:
dell'uniformità di sollecitazione termica.
un
dispositivo
di
realizzato
convogliamento
a
garanzia
• tempi di prova sostanzialmente ridotti (le
sollecitazioni meccaniche, per esempio, se
Profilo di Prova
applicate con sistemi monoassiali ed a
Si passa quindi alla definizione del profilo di prova,
frequenze discrete richiedono ovviamente
che deve considerare i dati ottenuti con la
molto più tempo per ottenere risultati
procedura HALT, la durata delle prove funzionali, e
paragonabili a quelli di un sistema OVS),
requisiti specifici del prodotto, oltre naturalmente
• simulazione di ambienti combinati con una
a quanto valutato nel corso della qualificazione del
singola apparecchiature di prova,
supporto di fissaggio.
• gradienti fino a 60 °C/min. e sollecitazioni
meccaniche su un ampio spettro di frequenze,
Verifica del Collaudo
con evidenti riflessi sull’efficacia ed il costo
La fase successiva consiste nella valutazione
totale del processo di verifica.
dell'efficacia del collaudo in termini di idoneità a
precipitare e rendere evidenti i difetti senza però
invecchiare sostanzialmente il prodotto.
Efficacia del Collaudo
L'obiettivo della procedura è di riuscire a
precipitare difetti latenti, ovvero individuare:
• componenti difettosi, non corretti o
erroneamente collocati
• dispositivi di connessione difettosi
• terminali piegati di circuiti integrati
Prove di Affidabilità Accelerate (HALT-HASS) - Scheda tecnica
di Valutazione della Vita del Prodotto.
• danneggiamenti alla piastra stampata
• prestazioni funzionali correlate a
Applicazione della procedura HASS
temporizzazioni circuitali, fuori specifica
Al completamento delle precedenti fasi di
• difettosità correlate a tolleranze meccaniche
• difetti di saldatura
sviluppo, la procedura HASS viene applicata alla
• problemi in genere dipendenti da una perdita
produzione in affiancamento prima, e sostituzione
di controllo nel processo di fabbricazione ed
quando ne è dimostrata l'efficacia, di molte delle
assemblaggio e/o nel processo di
metodologie di prova previste per il controllo del
approvvigionamento della componentistica.
prodotto finito e del processo produttivo.
La valutazione di efficacia è facilitata dall'uso di:
Un profilo di prova ha una durata approssimativa
• unità classificate NTF (no truoble found, ovvero
di un'ora (occorre ovviamente considerare quanto
sicuramente difettose, ma per le quali non è
specificato nelle punti precedenti) nell'arco della
stato possibile individuare il difetto), se
quale i prodotti sono appositamente monitorati
possibile sia provenienti dal campo sia dalla
dall'esterno della camera di prova QualMark.
produzione
Il numero totale di prodotti che possono essere
sottoposti a collaudo nel corso di ciascun ciclo
• unità che alle prove di qualificazione sono
dipende quindi dalle dimensioni della singola
risultate al limite di specifica
In caso di mancanza delle due tipologie sopra
unità, come precedentemente specificato.
indicate, dovranno essere impiegate unità nelle
quali sono stati appositamente simulati difetti
Benefici delle procedure Halt e Hass
rappresentativi della perdita di controllo del
• Riduzione delle difettosità dal campo e
mortalità infantile
processo produttivo.
• Riduzione del tempo di commercializzazione
In questa fase deve essere eseguita un’analisi delle
cause di difetto in occasione di ogni guasto per
• Qualità migliorata e benefici derivanti
dall’immagine
valutare se esso è stato originato da eccessiva
• Riduzione dei costi di manutenzione
sollecitazione o rappresenta un problema del
• Riduzione dei costi per nuovi prodotti
processo produttivo. Il profilo di prova deve
quindi essere adattato in funzione dei risultati
riscontrati,
aumentando
o
diminuendo
le
sollecitazioni, oppure estendendo la durata del
profilo quando non è possibile aumentarne i livelli.
derivante dalle conoscenze acquisite
• Riduzione dei costi e dei tempi di prova sul
prodotto
• Possibilità di risolvere problemi di difettosità
non identificabili (No Fault Found)
• Miglioramento della resa, ottimizzazione dei
Valutazione della Vita del Prodotto
materiali e riduzione delle rilavorazioni
Con questo processo si determina il grado di vita
• Possibilità di estensione dei termini di garanzia
apprezzabile che il prodotto mantiene al termine
• Maggiore disponibilità delle risorse di
dell'esposizione alla procedura HASS.
Il principio consiste nell'esposizione ad un numero
elevato di profili di prova (tipicamente 10) senza la
comparsa di difetti a dimostrazione che le unità
produttive sottoposte ad un singolo profilo di
prova (quello definito di collaudo) manterranno
almeno il 90% della loro vita utile, ovvero al
massimo il 10% di vita utile viene rimossa.
Per una maggiore confidenza che i prodotti non
abbiano subito un’eccessiva degradazione, essi
sono successivamente sottoposti alle normali
prove di qualificazione, se previste nel ciclo di
sviluppo del prodotto, o a specifiche prove
accelerate di vita, a completamento di questa fase
progettazione
• Aumento delle quote di mercato.
IMQ, LA CITTÀ DELLA QUALITÀ
Alla scoperta del mondo IMQ
Il Gruppo IMQ rappresenta la più importante realtà italiana nel settore della valutazione della conformità (certificazione,
prove, verifiche, ispezioni). Forte della sinergia tra le società che lo compongono, dell'autorevolezza acquisita in oltre 60
anni di esperienza, della completezza dei servizi offerti, il Gruppo IMQ si pone infatti come punto di riferimento e partner
delle aziende che hanno come obiettivo la sicurezza, la qualità e il rispetto per l’ambiente.
I settori di riferimento sono molteplici spaziando dall'elettrotecnica all'elettronica, dalle telecomunicazioni all'automotive,
dal gas all'impiantistica, dai prodotti da costruzione all'agroalimentare e così via. Per ogni categoria merceologica, il
Gruppo IMQ è in grado di offrire, a seconda dei casi, servizi di tipo orizzontale o mirato: certificazione di prodotto,
certificazione secondo le direttive CE, certificazione di sistemi di gestione aziendale, verifiche su impianti ed immobili,
prove di laboratorio e per l'ottenimento di omologazioni internazionali, supporto all'esportazione, sorveglianza di
produzioni all'estero, assistenza tecnico-normativa e formazione.
La completezza dei servizi erogati è assicurata grazie alla competenza maturata in molteplici aree merceologiche dalle
società del Gruppo IMQ che è composto da:
- IMQ S.p.A.
- CSI S.p.A.
- IMQ Primacontrol S.r.l.
- IMQ Clima S.p.A.
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- Elcolab S.r.l.
- IMQ Iberica S.L.
- IMQ Certification Shanghai Co. Ltd.
Il Gruppo IMQ vanta inoltre una partecipazione nell'Istituto Giordano S.p.A. e in Intertek-IMQ S.A. (Argentina).
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