加速寿命试验
加速寿命试验与高加速寿命试验的比较分析
在产品的整个寿命周期内， 其可靠性的设计、 改 进、 评估都离不开环境试验， 而加速环境试验是实现 产品可靠性增长和确定、 评估产品可靠性水平的重
1 加速寿命试验
加速寿命试验的统一定义最早由 美罗姆航展中 心于 1967 年提出， 加速寿命试验是在进行合理工程 及统计假设的基础上， 利用与物理失效规律相关的 统计模型对在超出正常应力水平的加速环境下获得 的信息进行转换， 得到产品在额定应力水平下的特
或1 参数(月 1 表示早期故障， 1 表示耗损故 6 < 月>
障) 。 用加速寿命试验是最困难的。一般用以下两
种方法。
步一步地用更高的应力进行“ 激发缺陷— 设计 改进” 的过程， 直到达到基本极限和经费、 进度等 条件不允许为止， 因此， 应用高加速寿命试验设计 的产品， 已成为在经费、 进度和技术能力条件允许 下的最为健壮的产品。由于步进应力的高端应力 远远超过规范规定的应力或使用现场可能遇到的 最高应力， 因此， 在投人使用后， 经过高加速应力 试验的产品一般不会出现故障。 高加速寿命试验的一个基本组成部分是根因 分析， 以及为确保产品完整性进行的纠正措施， 从 而提高产品的可靠性和设计健壮性。只有发现和 确定了产品的薄弱环节， 才能达到提高裕度的目
装 备 环 境 工 程
2007 年 04 月
法。加速寿命试验采用加速应力水平来进行产品的 寿命试验， 从而缩短了试验时间， 提高了试验效率， 降低了试验成本。 进行加速寿命试验必须确定一系列的参数， 包 括( 但不限于) :试验持续时间、 样本数量、 试验 目 的、 要求的置信度、 需求的精度、 费用、 加速因子、 外 场环境、 试验环境、 加速因子计算、 威布尔分布斜率
的。
1) 现有模型。现有模型有: Arrhenius 模型、
加速寿命试验与额定寿命的关系研究
加速寿命试验与额定寿命的关系研究摘要：本文介绍了加速寿命试验方法的分类和几种主要的加速寿命试验模型，以某接触器为研究对象，选取合理的加速寿命试验模型，制定了相应的加速寿命试验方案，对该产品的可靠性水平进行了快速评估，对于缩短产品的研制周期具有一定的参考价值。
关键词：加速寿命加速应力可靠性1 引言随着接触器寿命的提高，用正常寿命试验来估计其的可靠性特征量或鉴定产品的失效率等级，但是这种方法对于可靠性较高的产品来说，往往需要很长的试验周期和大量的样品，进行电寿命试验时，试验周期长，当抽样试品数量大时，试验将投入很大的人力、物力。
因此，采用加速电寿命试验，在不改变产品失效机理的条件下，用加大应力的方法进行寿命试验，使产品加速失效，从而缩短试验周期。
2 加速寿命试验分类按照试验应力的加载方式，加速寿命试验通常分为恒定应力试验、步进应力试验和序进应力试验三种基本类型。
（1）恒定应力试验其特点是对产品施加的“负荷”的水平保持不变，其水平高于产品在正常条件下所接受的“负荷”的水平。
试验是将产品分成若干个组后同时进行，每一组可相应的有不同的“负荷”水平，直到各组产品都有一定数量的产品失效时为止。
（2）步进应力试验该试验对产品所施加的“负荷”是在不同的时间段施加不同水平的“负荷”，其水平是阶梯上升的。
在每一时间段上的“负荷”水平，都高于正常条件下的“负荷”水平。
因此，在每一时间段上都会有某些产品失效，未失效的产品则继续承受下一个时间段上更高一级水平下的试验，如此继续下去，直到在最高应力水平下也检测到足够失效数 (或者达到一定的试验时间) 时为止。
（3）序进应力加速寿命试验序进应力试验方法与步进应力试验基本相似，区别在于序进应力试验加载的应力水平随时间连续上升。
3 加速寿命试验加速模型（1） Arrhenius 模型Arrhenius 模型广泛使用于加速的应力条件为温度，该模型表述如下：（4-1）其中，L 为某寿命特征；A 为一个正的常数；E 为活化能，单位为电子伏特；K 为 Boltzmann 常数，值为8.617×10-5eV/K ；T 为绝对温度。
加速寿命实验设计
加速寿命实验设计
实验设计关键因素
实验设计关键因素
实验目标定义
1.明确实验目的：确定实验目标，明确希望通过实验解决什么问题或验证什么假设。 2.量化实验指标：将实验目标量化，以便更准确地衡量实验结果。 3.考虑实验限制：考虑实验资源、时间和预算等方面的限制，确保实验设计具有可行性。
实验样本选择与处理
1.样本来源：确定样本来源，确保样本具有代表性和可靠性。 2.样本数量：根据实验需求和统计方法，确定所需的样本数量。 3.样本处理：确定样本处理方法，以消除干扰因素或确保实验条件的一致性。
实验设计关键因素
▪ 实验变量与控制
1.变量识别：识别实验中的所有变量，包括自变量、因变量和 潜在干扰变量。 2.变量控制：确定控制变量的方法，以减少干扰因素对实验结 果的影响。 3.变量测量：选择可靠的测量工具或方法，以确保变量测量的 准确性和客观性。
实验结果的可靠性评估
1.对实验过程进行回顾，确认是否存在可能影响实验结果可靠 性的因素。 2.对实验数据进行交叉验证，确保实验结果的稳定性和可重复 性。 3.对实验结果的不确定性进行评估，为后续决策提供可靠的依 据。
实验结果应用与探讨
▪ 实验结果的应用前景探讨
1.根据实验结果，探讨可能的应用场景和实际价值。 2.分析实验结果的应用前景，评估其推广潜力和市场前景。 3.针对实验结果的应用，提出改进和优化建议，提高其实用性和竞争力。
实验数据与结果分析
▪ 数据分析方法
1.掌握常用的数据分析方法，如回归分析、方差分析等。 2.根据实验目的选择合适的数据分析方法。 3.利用数据分析软件进行分析，得出结果。
▪ 实验结果展示
1.将实验结果以清晰、简明的方式展示出来。 2.对比不同实验条件下的结果，分析差异。 3.对实验结果进行解释和说明。
加速寿命试验
1.MTBF測試原理
1.1.9 反乘冪法則(Inverse Power Law)適用於金屬和非金 屬材料,軸承和電子裝備等. 1.1.10.復合模式(Combination Model)適用於同時考慮溫度 與電壓作為環境應力的電子材料,如電容. 1.1.11.一般情況下,主動電子零件完全適用阿氏模型,而電子 和資訊類成品也可適用阿氏模型,原因是成品類的失效 模式是由大部分主動式電子零件所構成.因此,阿氏模 型,廣泛應用於電子﹑資訊行業.
1.MTBF測試原理
1.2.2. 加速因子
加速因子即為產品在使用條件下的壽命和高測試應力條件下 的壽命的比值.
如果產品壽命適用於阿氏模型,則其加速因子為:
Vu為使用條件下的絕對溫度 Va為加速條件下的絕對溫度 B=EA/K
1.MTBF測試原理
1.2.3.加速因子中活化能Ea的計算 活化能是分子與化學或物理作用中需具備的能量,單位 是電子伏特Ev. 當試驗的溫度與使用溫度差距範圍不大時, 則Ea可設為常數. Ea= K* (Inλa – Inλn)/(1/Tn-1/Ta) λa為加速溫度時的失效率 λn為正常溫度時的失效率 Tn, Ta均為絕對溫度0K λa和λn可以以試驗的方式的得出,但需要較長的試驗時 間.而且新機種的失效率很難在短時間內得出.
MTB F 計算方法概論
恒定应力寿命试验和加速寿命试验方法总则
恒定应力寿命试验和加速寿命试验方法总则恒定应力寿命试验和加速寿命试验是常用的材料寿命评估方法，用于评估材料在特定应力条件下的寿命。
本文将对这两种试验方法进行详细介绍。
一、恒定应力寿命试验方法总则恒定应力寿命试验是一种常用的材料寿命评估方法，它通过在恒定应力下对材料进行长时间的加载，以评估材料在特定应力条件下的寿命。
该试验方法的总则如下：1. 试验样品的选择：根据具体需要，选择代表性的试验样品。
样品的几何形状和尺寸应符合相关标准或规范的要求。
2. 试验设备的选择：根据试验要求选择合适的试验设备。
通常使用拉伸试验机或疲劳试验机进行恒定应力寿命试验。
3. 试验条件的确定：根据材料的使用环境和要求，确定试验条件，包括应力水平、试验温度、试验时间等。
应力水平一般选择材料的屈服强度的一定比例，试验温度一般选择材料的使用温度或者更高的温度。
4. 试验过程的控制：在试验过程中，需要对试验设备进行精确的控制，以保持恒定的应力水平。
同时，还需要对试验样品进行监测，记录其应力和变形等参数的变化情况。
5. 寿命评估的方法：根据试验结果，采用适当的寿命评估方法对材料的寿命进行评估。
常用的方法包括S-N曲线法、Wöhler曲线法等。
6. 结果的分析和报告：对试验结果进行分析，得出结论，并编写试验报告。
报告中应包括试验样品的基本信息、试验条件、试验结果、寿命评估方法和结论等内容。
二、加速寿命试验方法总则加速寿命试验是一种通过提高应力水平或者试验温度，以缩短试验时间来评估材料寿命的方法。
该试验方法的总则如下：1. 试验样品的选择：选择代表性的试验样品，样品的几何形状和尺寸应符合相关标准或规范的要求。
2. 试验设备的选择：根据试验要求选择合适的试验设备。
通常使用高温高压试验设备或者加速寿命试验机进行加速寿命试验。
3. 试验条件的确定：根据材料的使用环境和要求，确定试验条件，包括应力水平、试验温度、试验时间等。
应力水平一般选择材料的屈服强度的一定比例，试验温度一般选择材料的使用温度或者更高的温度。
不饱和加速寿命试验方法
不饱和加速寿命试验方法引言：不饱和加速寿命试验方法是一种常用的实验手段，用于评估材料在不饱和条件下的使用寿命。
本文将介绍不饱和加速寿命试验的基本原理、试验步骤以及注意事项。
一、不饱和加速寿命试验的基本原理不饱和加速寿命试验是通过提高温度、湿度和压力等环境因素，加速材料老化的过程，以评估材料在实际使用中的寿命。
其基本原理是通过模拟材料在实际使用中所遇到的极端环境条件，加速材料老化的过程，进而预测材料的使用寿命。
二、不饱和加速寿命试验的步骤1. 试样准备：选择代表性的试样，并根据试验要求进行加工和制备。
试样的尺寸和形状应符合标准要求。
2. 试验条件设定：根据具体的试验要求，确定试验的温度、湿度和压力等条件。
这些条件应该能够加速材料的老化过程，但又不会对试样造成过度损伤。
3. 试样装置：根据试验要求，设计合适的试样装置。
试样装置应具备良好的密封性和稳定性，以确保试验的可靠性和准确性。
4. 试验过程：将试样置于试样装置中，并根据设定的试验条件进行试验。
在试验过程中，需要定期监测试样的性能变化，并记录相关数据。
5. 试验结束：根据试验要求，确定试验的结束条件。
一般情况下，试验可以根据试样的性能变化曲线来确定。
三、不饱和加速寿命试验的注意事项1. 选择合适的试验条件：试验条件的选择应考虑到材料的实际使用环境，以及试验的目的和要求。
过高或过低的试验条件都可能导致试验结果的失真。
2. 试样的制备和选择：试样的制备和选择应符合试验的要求，并且能够代表材料的实际使用情况。
试样的尺寸和形状应与实际使用情况相符。
3. 试验装置的设计和制备：试验装置的设计和制备应符合试验的要求，并具备良好的密封性和稳定性。
试验装置的设计应尽量减少人为因素对试验结果的影响。
4. 试验过程的监测和记录：试验过程中需要定期监测试样的性能变化，并记录相关数据。
监测和记录的过程应准确可靠，以确保试验结果的准确性。
5. 试验结果的分析和评估：根据试验结果，进行数据分析和评估。
电子元器件加速寿命试验方法的比较介绍
电子元器件加速寿命试验方法的对比介绍1引言加速寿命试验分为恒定应力、步进应力和序进应力加速寿命试验。
将一定数量的样品分成几组，对每组施加一个高于额定值的固定不变的应力，在到达规定失效数或规定失效时刻后停止，称为恒定应力加速寿命试验〔以下简称恒加试验〕；应力随时刻分段增强的试验称步进应力加速寿命试验〔以下简称步加试验〕；应力随时刻连续增强的试验称为序进应力加速寿命试验〔以下简称序加试验〕。
序加试验能够瞧作步进应力的阶梯取非常小的极限情况。
加速寿命试验常用的模型有阿伦尼斯〔Arrhenius〕模型、爱伦〔Eyring〕模型以及以电应力为加速变量的加速模型。
实际中Arrhenius模型应用最为广泛，本文要紧介绍基于这种模型的试验。
Arrhenius模型反映电子元器件的寿命与温度之间的关系，这种关系实质上为化学变化的过程。
方程表达式为式中：为化学反响速率；E为激活能量〔eV〕；k为波尔兹曼常数0.8617×10-4eV/K；A为常数；T为尽对温度〔K〕。
式⑴可化为式中：式中：F0为累计失效概率；t(F0)为产品到达某一累计失效概率F(t)所用的时刻。
算出b后，那么式⑵是以Arrhenius方程为根底的反映器件寿命与尽对温度T之间的关系式，是以温度T为加速变量的加速方程，它是元器件可靠性猜测的根底。
2试验方法2.1恒定应力加速寿命试验目前应用最广的加速寿命试验是恒加试验。
恒定应力加速度寿命试验方法已被IEC标准采纳[1]。
其中3.10加速试验程序包括对样品周期测试的要求、热加速电耐久性测试的试验程序等，可操作性较强。
恒加方法造成的失效因素较为单一，正确度较高。
国外差不多对不同材料的异质结双极晶体管〔HBT〕、CRT阴极射线管、赝式高电子迁移率晶体管开关〔PHEMTswitch〕、多层陶瓷芯片电容等电子元器件做了相关研究。
Y.C.Chou等人对GaAs和InPPHEMT单片微波集成电路〔MMIC〕放大器进行了恒加试验[2]。
加速寿命试验
加速寿命试验
在增加的应力水平下对产品性能（通常是失效时间）建模，以便能够推断正常使用条件下的结果。
加速寿命试验的目的是加速失效过程以及时获取有关寿命较长产品的信息。
例如，在正常条件下，微芯片可能需要数年才能失效。
但是，在高温条件下，相同的微芯片可能在数小时内就会失效。
使用加速寿命试验，您可以使用微芯片在高温下的失效时间信息来预测正常操作条件下可能出现失效的时间。
由于电子部件通常需要较长时间才会失效，因此加速寿命试验在电子行业中较为普遍。
加速寿命试验还用于预测材料性能，如金属、塑料、马达、绝缘件、陶瓷、胶粘剂以及保护涂层等。
常见性能（响应）变量包括疲劳周期、循环时间、龟裂出现时间、磨损和腐蚀时间等。
常见应力变量包括机械应力、温度、震动、湿度和电压等。
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其中
•( 2 ) 時間加速壽命試驗 ( Time Accelerated Test ) 此法係增加產品操作之反覆次數或形成連 續動作，以造成加速效應的方法，屬於狹義的加 速壽命試驗。此法適用於諸如自動電話交換機選 擇開關等，其工作中以開機關機為必要動作且為 造成失效主要原因之機械。 •( 3 ) 研 判 加 速 壽 命 試 驗 ( Arbitration Accelerated Test ) 此法係應用劣化觀測及數據 分析研判技巧，加速判定失效率或壽命狀況的方 法。簡單的說，研判加速壽命試驗便是在產品之 造價非常昂貴時，則可斟酌採用增加試驗時間， 減少取樣的試驗方法；反之，產品產量多且造價 低廉，則可考慮增加樣本，並相對的減少試驗時 間的一種加速壽命試驗。
（Arrhenius）加速壽命試驗模式
• 若加速壽命試驗所考慮的環境應力為溫度，且失效時間符 合指數分佈，則可採用Arrhenius 模式作為加速壽命試驗 之分析模式。在Arrhenius模式中，反應速度常數Kr 與溫 度T （以絕對溫度0K表示）間之關係為
•式中 K 為 Boltzmann 常數， E 為活化能，Λ為比例 常數。將上式代入 可建立壽命η與溫度T 的關係
•基本上，加速壽命試驗是在物理與時間上，加速 產品的劣化肇因，以較短的時間試驗，並據以推 定產品在正常使用狀態的壽命或失效率。加速壽 命試驗考慮的三個要素為「環境應力」、「試驗 樣本數」及「試驗時間」。 •加速壽命試驗下的失效模式，必須與正常操作環 境下之壽命試驗相同，其試驗結果才有意義。而 且最重要的是如何掌握其加速因子（Accelerated Factor ）。假使相同產品，做二種不同應力（加 速）條件的試驗，其結果可得二個不同的特徵壽 命η1 （設為低應力試驗條件）及η2 （設高應力 試驗條件），則η1∕η2 即為加速因子（高、低 應力間相對的加速程度）。
在相同產品老化程度下，兩種試驗的時間顯然不同，由圖 中 所得t1∕t2 值即為加速因子。
•假設產品在正常操作狀態之壽命及溫度分 為ηn 及T n；加速壽命狀態之壽命及溫度分 別為 ηa 及 T a ，則依 Arrhenius 模式成立 之加速因子(Aη)公式如下所示:
•若溫度（外加應力）是產品唯一的加速因 素，則採可採用Arrhenius 模式。 •反乘法則模式（Inverse Power Law Model） 及 Eyring Model 適用於金屬和非金屬材料、 電容、軸承、電子裝備等之加速壽命試驗 模式。 •複合模式（Combination Model）則可適用 於電子產品之加速壽命試驗；此外，亦可 如 Martin Marietta 公司由其本身所累積 之經驗，建立某些零組件所適用的加速壽 命試驗模式。
加速壽命試驗
References： Kececioglu, D. and Jacks, J. Q., “The Arrhenius, Eyring, inverse power law and Combination models in accelerated testing”, Reliability Engineering,(1983) Parker, T. P. and Webb, C. W., “A Study of Failure Identified During Board Level Environmental Stress Testing,” IEEE Transaction on Components, Hybrids and Manufacturing Technology, Vol. 15, No. 6, pp. 1086-1092(1992).
（1）定應力加Байду номын сангаас壽命試驗
•此法係加重工作應力或環境應力，短時間 內造成強制劣化效果的加速壽命試驗方法， 所施加之應力通常大小一定。 •亦有隨時間變化的步進應力試驗法。加速 應力試驗在施加應力種類、大小及施加方 式等方面均須有適當考量選擇。 •應力水準保持固定之壽命試驗稱為定應力 壽命試驗（ Constant Stress Accelerated Test；CSAT。
簡化成
Eyring加速壽命試驗模式
將（2-13）式代入
，並令f（ηF）∕Λ＝C＝常數，可得壽命與應力的關係及加速因子 （Aη）分別為
振動效應加速壽命試驗模式
•此模式係由 Curtis Tinling與Abstein利用 反乘法則加速壽命試驗模式之理論基礎發 展而來。本模式所考慮之環境應力為振動 效應，其與產品壽命之關係為