電工電子產(chǎn)品加速壽命試驗_加速因子的計算及試驗條件 一、加速壽命試驗概述 加速壽命試驗，是指在進行合理工程及統(tǒng)計假設的基礎上，利用與物理失效規(guī)律相關的統(tǒng)計模型對在超出正常應力水平的加速環(huán)境下獲得的可靠 進行轉(zhuǎn)換，得到試件在額定應力水平下可靠性特征的可復現(xiàn)的數(shù)值估計的一種試驗方法。加速壽命試驗采用加速應力進行試件的壽命試驗，從而縮短了試 間，提高了試驗效率，降低了試驗成本，其研究使高可靠長壽命產(chǎn)品的可靠性評定成為可能。按照試驗應力的加載方式，加速壽命試驗通常分為恒定應力 步進應力試驗和序進應力試驗。 進行加速壽命試驗必須確定一系列的參數(shù)，包括（但不限于）：試驗持續(xù)時間、樣本數(shù)量、試驗目的、要求的置信度、需求的精度、費用、加速 外場環(huán)境、試驗環(huán)境、加速因子計算、威布爾分布斜率或β參數(shù)（β《 1表示早期故障，β 》 1 表示耗損故障） 。用加速壽命試驗方法確定產(chǎn)品壽命，關 定加速因子，而有時這是困難的。 二、加速壽命試驗類型 1、恒定應力試驗（Constant-Stress TesTIng：CST） 其特點是對產(chǎn)品施加的“負荷”的水平保持不變，其水平高于產(chǎn)品在正常條件下所接受的“負荷”的水平。試驗是將產(chǎn)品分成若干個組后同時進 一組可相應的有不同的“負荷”水平，直到各組產(chǎn)品都有一定數(shù)量的產(chǎn)品失效時為止。恒定應力試驗的應力加載時間歷程見圖中的（a），優(yōu)點是模型成 驗簡單、易成功，缺點是試驗所需試樣多，試驗時間較長。這種試驗應用廣。 2、步進應力試驗（Step-Up-StressTesTIng：SUST） 此試驗對產(chǎn)品所施加的“負荷”是在不同的時間段施加不同水平的“負荷”，其水平是階梯上升的。在每一時間段上的“負荷”水平，都高于正 下的“負荷”水平。因此，在每一時間段上都會有某些產(chǎn)品失效，未失效的產(chǎn)品則繼續(xù)承受下一個時間段上更高一級水平下的試驗，如此繼續(xù)下去，直到 微信 在線咨詢 順企網(wǎng)，企業(yè)免費產(chǎn)品發(fā)布平臺，請 登錄 或 免費注冊 順企網(wǎng) 公司黃頁 產(chǎn)品供應 企業(yè)資訊 采購商 力水平下也檢測到足夠失效數(shù)（或者達到一定的試驗時間）時為止。步進應力試驗的應力加載時間歷程見圖中的（b），優(yōu)點是試驗所需試樣較少，加速 對較高，缺點是試驗數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析難度大。 3、序進應力加速壽命試驗（Progressive Stress TesTIng：PST） 序進應力試驗方法與步進應力試驗基本相似，區(qū)別在于序進應力試驗加載的應力水平隨時間連續(xù)上升。圖中的（c）表示了序進應力加載簡單的 即試驗應力隨時間呈直線上升的加載歷程。序加試驗的特點是應力變化快，失效也快，因此序加試驗需要專用設備跟蹤和記錄產(chǎn)品失效。這種試驗方法優(yōu) 率高，缺點是需要專門的裝置產(chǎn)生符合要求的加速應力，相關研究和應用較少。 三、進行試驗的條件 若加速壽命與實用壽命的失效模式相同，即可運用加速壽命試驗。但實際上，有時失效模式相同，失效機構（Mechanism）卻不同，或即使失 亦相同，但失效判定條件或使用條件變動的話，加速性就變化。在長期的研發(fā)改進過程中，產(chǎn)品的設計或制造方法都可能發(fā)生變化，顧客的使用條件方可 變化;或是以規(guī)定的技術方法所生產(chǎn)的產(chǎn)品，也因存在無法控制的因素影響，造成失效機構的改變，這些都可能造成無法利用加速壽命試驗。 四、壽命試驗常見的物理模型 1、失效率模型 失效率模型是將失效率曲線劃分為早期失效、隨機失效和磨損失效三個階段，并將每個階段的產(chǎn)品失效機理與其失效率相聯(lián)系起來，形成浴盆曲 模型的主要應用表現(xiàn)為通過環(huán)境應力篩選試驗，剔除早期失效的產(chǎn)品，提高出廠產(chǎn)品的可靠性。 失效率模型圖示： 2、應力與強度模型 該模型研究實際環(huán)境應力與產(chǎn)品所能承受的強度的關系。 應力與強度均為隨機變量，因此，產(chǎn)品的失效與否將決定于應力分布和強度分布。隨著時間的推移，產(chǎn)品的強度分布將逐漸發(fā)生變化，如果應力 強度分布一旦發(fā)生了干預，產(chǎn)品就會出現(xiàn)失效。因此，研究應力與強度模型對了解產(chǎn)品的環(huán)境適應能力是很重要的。 3、弱鏈條模型 弱鏈條模型是基于元器件的失效是發(fā)生在構成元器件的諸因素中薄弱的部位這一事實而提出來的。 該模型對于研究電子產(chǎn)品在高溫下發(fā)生的失效有效，因為這類失效正是由于元器件內(nèi)部潛在的微觀缺陷和污染，在經(jīng)過制造和使用后而逐漸顯露 的。露顯著、迅速的地方，就是薄弱的地方，也是先失效的地方。 4、反應速度模型 該模型認為元器件的失效是由于微觀的分子與原子結構發(fā)生了物理或化學的變化而引起的，從而導致在產(chǎn)品特性參數(shù)上的退化，當這種退化超過 界限，就發(fā)生失效，主要模型有Arrhenius模型和Eyring模型等。 五、加速因子的計算 加速環(huán)境試驗是一種激發(fā)試驗，它通過強化的應力環(huán)境來進行可靠性試驗。加速環(huán)境試驗的加速水平通常用加速因子來表示。加速因子的含義是 在正常工作應力下的壽命與在加速環(huán)境下的壽命之比，通俗來講就是指一小時試驗相當于正常使用的時間。因此，加速因子的計算成為加速壽命試驗的核 題，也成為客戶為關心的問題。加速因子的計算也是基于一定的物理模型的，因此下面分別說明常用應力的加速因子的計算方法。