電工電子產(chǎn)品加速壽命試驗(yàn)_加速因子的計(jì)算及試驗(yàn)條件 一、加速壽命試驗(yàn)概述 加速壽命試驗(yàn)，是指在進(jìn)行合理工程及統(tǒng)計(jì)假設(shè)的基礎(chǔ)上，利用與物理失效規(guī)律相關(guān)的統(tǒng)計(jì)模型對(duì)在超出正常應(yīng)力水平的加速環(huán)境下獲得的可靠 進(jìn)行轉(zhuǎn)換，得到試件在額定應(yīng)力水平下可靠性特征的可復(fù)現(xiàn)的數(shù)值估計(jì)的一種試驗(yàn)方法。加速壽命試驗(yàn)采用加速應(yīng)力進(jìn)行試件的壽命試驗(yàn)，從而縮短了試 間，提高了試驗(yàn)效率，降低了試驗(yàn)成本，其研究使高可靠長(zhǎng)壽命產(chǎn)品的可靠性評(píng)定成為可能。按照試驗(yàn)應(yīng)力的加載方式，加速壽命試驗(yàn)通常分為恒定應(yīng)力 步進(jìn)應(yīng)力試驗(yàn)和序進(jìn)應(yīng)力試驗(yàn)。 進(jìn)行加速壽命試驗(yàn)必須確定一系列的參數(shù)，包括（但不限于）：試驗(yàn)持續(xù)時(shí)間、樣本數(shù)量、試驗(yàn)?zāi)康摹⒁蟮闹眯哦取⑿枨蟮木取①M(fèi)用、加速 外場(chǎng)環(huán)境、試驗(yàn)環(huán)境、加速因子計(jì)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(yàn)方法確定產(chǎn)品壽命，關(guān) 定加速因子，而有時(shí)這是困難的。 二、加速壽命試驗(yàn)類型 1、恒定應(yīng)力試驗(yàn)（Constant-Stress TesTIng：CST） 其特點(diǎn)是對(duì)產(chǎn)品施加的“負(fù)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(fù)荷”的水平。試驗(yàn)是將產(chǎn)品分成若干個(gè)組后同時(shí)進(jìn) 一組可相應(yīng)的有不同的“負(fù)荷”水平，直到各組產(chǎn)品都有一定數(shù)量的產(chǎn)品失效時(shí)為止。恒定應(yīng)力試驗(yàn)的應(yīng)力加載時(shí)間歷程見圖中的（a），優(yōu)點(diǎn)是模型成 驗(yàn)簡(jiǎn)單、易成功，缺點(diǎn)是試驗(yàn)所需試樣多，試驗(yàn)時(shí)間較長(zhǎng)。這種試驗(yàn)應(yīng)用廣。 2、步進(jìn)應(yīng)力試驗(yàn)（Step-Up-StressTesTIng：SUST） 此試驗(yàn)對(duì)產(chǎn)品所施加的“負(fù)荷”是在不同的時(shí)間段施加不同水平的“負(fù)荷”，其水平是階梯上升的。在每一時(shí)間段上的“負(fù)荷”水平，都高于正 下的“負(fù)荷”水平。因此，在每一時(shí)間段上都會(huì)有某些產(chǎn)品失效，未失效的產(chǎn)品則繼續(xù)承受下一個(gè)時(shí)間段上更高一級(jí)水平下的試驗(yàn)，如此繼續(xù)下去，直到 微信 在線咨詢 順企網(wǎng)，企業(yè)免費(fèi)產(chǎn)品發(fā)布平臺(tái)，請(qǐng) 登錄 或 免費(fèi)注冊(cè) 順企網(wǎng) 公司黃頁(yè) 產(chǎn)品供應(yīng) 企業(yè)資訊 采購(gòu)商 力水平下也檢測(cè)到足夠失效數(shù)（或者達(dá)到一定的試驗(yàn)時(shí)間）時(shí)為止。步進(jìn)應(yīng)力試驗(yàn)的應(yīng)力加載時(shí)間歷程見圖中的（b），優(yōu)點(diǎn)是試驗(yàn)所需試樣較少，加速 對(duì)較高，缺點(diǎn)是試驗(yàn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析難度大。 3、序進(jìn)應(yīng)力加速壽命試驗(yàn)（Progressive Stress TesTIng：PST） 序進(jìn)應(yīng)力試驗(yàn)方法與步進(jìn)應(yīng)力試驗(yàn)基本相似，區(qū)別在于序進(jìn)應(yīng)力試驗(yàn)加載的應(yīng)力水平隨時(shí)間連續(xù)上升。圖中的（c）表示了序進(jìn)應(yīng)力加載簡(jiǎn)單的 即試驗(yàn)應(yīng)力隨時(shí)間呈直線上升的加載歷程。序加試驗(yàn)的特點(diǎn)是應(yīng)力變化快，失效也快，因此序加試驗(yàn)需要專用設(shè)備跟蹤和記錄產(chǎn)品失效。這種試驗(yàn)方法優(yōu) 率高，缺點(diǎn)是需要專門的裝置產(chǎn)生符合要求的加速應(yīng)力，相關(guān)研究和應(yīng)用較少。 三、進(jìn)行試驗(yàn)的條件 若加速壽命與實(shí)用壽命的失效模式相同，即可運(yùn)用加速壽命試驗(yàn)。但實(shí)際上，有時(shí)失效模式相同，失效機(jī)構(gòu)（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(dòng)的話，加速性就變化。在長(zhǎng)期的研發(fā)改進(jìn)過(guò)程中，產(chǎn)品的設(shè)計(jì)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(shù)方法所生產(chǎn)的產(chǎn)品，也因存在無(wú)法控制的因素影響，造成失效機(jī)構(gòu)的改變，這些都可能造成無(wú)法利用加速壽命試驗(yàn)。 四、壽命試驗(yàn)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(jī)失效和磨損失效三個(gè)階段，并將每個(gè)階段的產(chǎn)品失效機(jī)理與其失效率相聯(lián)系起來(lái)，形成浴盆曲 模型的主要應(yīng)用表現(xiàn)為通過(guò)環(huán)境應(yīng)力篩選試驗(yàn)，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(yīng)力與強(qiáng)度模型 該模型研究實(shí)際環(huán)境應(yīng)力與產(chǎn)品所能承受的強(qiáng)度的關(guān)系。 應(yīng)力與強(qiáng)度均為隨機(jī)變量，因此，產(chǎn)品的失效與否將決定于應(yīng)力分布和強(qiáng)度分布。隨著時(shí)間的推移，產(chǎn)品的強(qiáng)度分布將逐漸發(fā)生變化，如果應(yīng)力 強(qiáng)度分布一旦發(fā)生了干預(yù)，產(chǎn)品就會(huì)出現(xiàn)失效。因此，研究應(yīng)力與強(qiáng)度模型對(duì)了解產(chǎn)品的環(huán)境適應(yīng)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(gòu)成元器件的諸因素中薄弱的部位這一事實(shí)而提出來(lái)的。 該模型對(duì)于研究電子產(chǎn)品在高溫下發(fā)生的失效有效，因?yàn)檫@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(guò)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(yīng)速度模型 該模型認(rèn)為元器件的失效是由于微觀的分子與原子結(jié)構(gòu)發(fā)生了物理或化學(xué)的變化而引起的，從而導(dǎo)致在產(chǎn)品特性參數(shù)上的退化，當(dāng)這種退化超過(guò) 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(jì)算 加速環(huán)境試驗(yàn)是一種激發(fā)試驗(yàn)，它通過(guò)強(qiáng)化的應(yīng)力環(huán)境來(lái)進(jìn)行可靠性試驗(yàn)。加速環(huán)境試驗(yàn)的加速水平通常用加速因子來(lái)表示。加速因子的含義是 在正常工作應(yīng)力下的壽命與在加速環(huán)境下的壽命之比，通俗來(lái)講就是指一小時(shí)試驗(yàn)相當(dāng)于正常使用的時(shí)間。因此，加速因子的計(jì)算成為加速壽命試驗(yàn)的核 題，也成為客戶為關(guān)心的問(wèn)題。加速因子的計(jì)算也是基于一定的物理模型的，因此下面分別說(shuō)明常用應(yīng)力的加速因子的計(jì)算方法。