Souvent opposé par ses détracteurs aux traditionnels essais de qualification, la phase HALT de ce procédé a soulevé le scepticisme chez bon nombre d'ingénieurs d'études. Partageant avec une qualification traditionnelle la mise en œuvre d'essais climatiques et mécaniques, le HALT est souvent présenté comme une alternative moderne opposée à un concept vieillissant mais ayant fait ses preuves. Force est de constater que ce débat est vide de sens tant les deux procédés sont basés sur des philosophies différentes et ne visent pas le même objectif quand bien même ils participent à l’élaboration de la fiabilité d’un produit. Si pour une qualification, le maître mot est simulation, le HALT en appelle un autre qui serait stimulation.

D’une part, nous avons la qualification avec pour objectif d’attester que la configuration testée, jugée représentative de la production série, répond aux spécifications de son profil de vie et que le produit commercialisé fonctionnera comme attendu dans l’environnement qui a été spécifié avant même sa conception. Procédé sanction où un échec dans la succession de tests censés simuler l’environnement du produit tel que spécifié dans son profil de vie signifie un défaut dans la fiabilité du produit et une conception à reprendre.

D’autre part, nous avons un procédé conçu pour induire des défaillances et où compte la caractérisation du produit par la connaissance de ses limites de fonctionnement et de destruction et ce sans ce soucier des niveaux de contraintes à appliquer voir même de la nature de celles-ci, l’objectif n’étant pas de simuler mais de stimuler.

Appartenant à la famille des essais aggravés, puisque les niveaux de contraintes en essais peuvent aisément dépasser les spécifications du produit, le HALT n’est pas un procédé sanctionnant une fin de développement mais s’inclut à part entière dans le procédé de conception.

S’appliquant au plus tôt dans une phase de conception, le HALT est généralement mis en œuvre dès que les premiers produits pilotes sont disponibles. L’apport du HALT est jugé positif lorsque l’application, suivant une méthodologie qui a son importance, de contraintes en environnement de différents types pour l’exploration et la caractérisation des limites d’un produit induit des défaillances, que les modes de défaillances et leur cause première (ou cause racine) sont déterminées et qu’enfin les actions correctives ont été établies.

Elaboré pour être un procédé de conception, le HALT se base sur une méthodologie de mise en œuvre systématique d’essais aggravés pour révéler au plus tôt les points faibles du produit, permettre de retravailler la conception et repousser les limites du produit aussi loin que possible.

A l’issue d’une réunion préliminaire avec les ingénieurs d’études où sont fixés le nombre d’échantillons devant être testé, les paramètres du produit devant être monitorés et la manière de le faire, les contraintes additionnelles à ajouter lors des différents stress (variation de tension, de fréquences, etc.), l’ingénieur mettant en œuvre peut débuter la série d’essais aggravés.
La philosophie du HALT reposant sur la stimulation et non la simulation, la nature des contraintes appliquées (et leur séquence) est invariable : à ce titre réaliser par exemple des essais de tenue aux vibrations pour un produit qui ne sera jamais utilisé dans un environnement en générant n’est pas un non sens.
Premier type d’essais réalisé, l’essai de tenue en température et plus particulièrement l’essai de tenue au froid. Logique du procédé HALT, l’essai habituellement le moins destructif est réalisé en premier. La caractérisation de la limite basse de fonctionnement en température, suivi de la limite basse de robustesse (voir de destruction, si celle-ci a lieu avant que la température "plancher" définie lors de la réunion préliminaire ne soit atteinte) se fait par un abaissement de la température par palier (ou STEP TEST). Il est à noter que ces paliers doivent avoir une durée suffisante (généralement 10 min) pour que le déroulement correct des tests fonctionnels soit assuré mais aussi pour que la contrainte s’applique à un niveau stabilisé, en l’occurrence pour ce premier type d’essai lorsque les différents thermocouples disposés sur le produit attestent que la température de ses différents constituants est stabilisée.
Procédé dynamique permettant de construire la fiabilité d’un produit, le HALT ne se limite pas à une détection des seuils de fonctionnement et de destructions caractérisés via l’application de types de contraintes différentes. Que ce soit pour l’essai de tenue en température ou pour les contraintes d’autre nature qui lui succède, le HALT permet de repousser par les limites du produit par une approche dichotomique d’amélioration de la conception. Pour chaque défaillance relevée est associée une analyse des causes racines suivie de la détermination d’actions correctives et ce, en théorie, jusqu’à ce que la limite fondamentale de la technologie incriminée soit atteinte. En outre, si une partie du produit ou un de ses sous-ensembles est identifié comme un maillon faible pour mener à bien une caractérisation complète du produit, le procédé HALT autorise (encourage ?) que le sous-ensemble soit isolé thermiquement (si c’est ce type de contrainte qui est en cours) ou même placé à l’extérieur de la chambre réalisant les tests pour peu que cette option soit techniquement fiable pour que la caractérisation complète soit menée à bien.
Conséquence de cette approche dynamique de construction de la fiabilité, l’essai de tenue aux Variations Rapides de Température (VRT) qui succède aux essais de tenue au Froid et au Chaud ne fait apparaître en moyenne qu’un pourcentage très faible de défaillances en comparaison aux autres types de contraintes (4% contre 14% pour la tenue au froid et 17% pour la tenue au chaud). 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.

Une fois la conception du produit terminé et optimisé avec le HALT, après une éventuelle qualification traditionnelle réussie, la production peut commencer. Dans le procédé HALT/HASS vient le moment de mettre en œuvre la phase correspondant au HASS. En effet, les procédés mis en œuvre en production peuvent induire des modes de défaillances qui pour autant de ne sont pas liées à une conception défectueuse et le processus d’analyse de ces phénomènes peut lui-même introduire de nouveaux problèmes de conception. Le HASS répond à cet objectif de détecter rapidement et efficacement ces nouveaux modes de défaillance.

Comparé aux essais de BURN-IN, le HASS a un champ d’application plus large. Il ne répond pas au seul objectif d’éliminer la mortalité infantile d’un produit en mettant en évidence des défauts de jeunesses par des essais de vieillissement. Sa vocation est surtout de vérifier qu’aucun nouveau point faible n’est apparu dans le produit depuis le HALT, point faible qui pourrait modifier les limites de bon fonctionnement ou de destruction caractérisées à l’issu du HALT. Le HASS met en œuvre des essais combinés vibrations, températures et VRT appliqués en cycles. Utilisé dans la phase de production, l’instrumentation nécessaire à la mise en œuvre du HASS peut diverger de celle du HALT par la prise en compte du fort volume d’équipement devant être testé, puisqu'en tant que processus de déverminage, toute la production ou un échantillonnage statistiquement représentatif va être soumis au HASS.

Avant de systématiser l'application du HASS en tant que procédé de contrôle de la chaîne de fabrication, le profil de test définissant les contraintes à appliquer doit être défini, le montage de la chambre destiné à accueillir tout ou partie de la production doit être optimisé et le Proof Of Screen (POS) doit être validé.

Le profil de test du HASS 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. A 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. Il a l'avantage de raccourcir les temps de déverminage par rapport à des méthodes plus classiques qui mettent en œuvre des niveaux de contraintes inférieurs car en dessous des spécifications du produit et donc de ses limites de fonctionnement.

Les essais HALT peuvent être réaliser en sous-traitance (voir notre atelier de fiabilité). La durée d'une campagne (3 à 5 jours) et un coût abordable en regard des bénéfices attendus font du HALT un outil performant au service du développement de vos produits.

Pour les sociétés ne mettant pas en oeuvre de stratégie fiabiliste spécifique, il permet de valider de nouvelles technologies, d'éviter des erreurs de design et autres éléments qui aurait pour conséquence direct des retards de commercialisation et des coûts importants en actions palliatives par le SAV.

Pour les secteurs industriels (aéronautiques, spatial, automobile, télécom, ...) déjà fortement impliqués dans la fiabilité de leurs équipements et souvent concernés par des qualifications traditionnelles, le HALT est un outil supplémentaire à leur disposition pour construire la robustesse de leurs produits. Il permet entre autre de présenter en phase qualification un équipement à la fiabilité accrue en augmentant ainsi les chances de succés et potentiellement conçu pour supporter des stress hors spécifications.

En tant que technique de déverminage, le HASS permet de détecter les problèmes consécutifs aux process de fabrication, aux approvisionnements de composants, ... et se distingue par la rapidité de sa mise en oeuvre par rapport à des méthodologies plus classiques en capitalisant les résultats obtenus en HALT