加速寿命试验理论依据
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
加速寿命试验的理论模型与试验方法
产品可靠性试验6.2.1 可靠性试验的意义与分类可靠性试验是为分析、评价、提高或保证产品的可靠性水平而进行的试验。
产品的研制者通过试验获得产品设计、鉴定所需的可靠性数据（可靠性测定试验）。
通过试验暴露产品缺陷，改进设计并获得可靠性增长信息（可靠性增长试验）。
产品的制造者通过试验剔除零件批中的不合格品或暴露整机缺陷，消除早期故障（可靠性筛选或老化试验老化试验不是消除早期故障的）产品使用者通过试验验证产品批可靠性水平以保证接收的产品批达到规定要求（可靠性接收试验）。
政府或行业管理部门通过试验获得数据库所需基础可靠性数据（可靠性测定试验），认证产品可靠性等级（可靠性验证试验），进行产品的可靠性鉴定与考核（可靠性鉴定试验）。
本节主要介绍可靠性测定试验，这是为获得产品可靠性特征量的估计值而进行的试验，根据需要可由试验结果给出可靠性特征量的点估计值和给定置信度下的区间估计。
由于可靠性试验往往是旷日持久的试验，为节省时间与费用常采用加速试验的方式。
本节将介绍某些加速寿命试验的理论模型与试验方法。
6.2.2 指数分布可靠性测定试验大多数电子元器件、复杂机器及系统的寿命都服从指数分布。
其待估参数为故障率λ，其他可靠性指标可利用估计值进行计算MTBF 已经有平均的意思了1．定时截尾试验（1）点估计试验进行至事先规定的截尾时间t c停止试验，设参与试验的n个样本中有r个发生关联故障，则由极大似然估计理论得出的故障率点估计值为式中t i——第I个关联故障发生前工作时间（i=1，…，r）。
若在试验过程中及时将已故障产品修复或替换为新产品继续试验，则为有替换的定时截尾试验。
此时λ的点估计为（2）区间估计对于无替换和有替换的定时截尾试验，其给定置信度为1－α的双侧置信区间为[λL，λU]，则式中——自由度为υ的分布的概率为的下侧分位点；T——总试验时间（3）零故障数据的区间估计当定时截尾试验在（0，t c）内的故障数r=0时，可由式（4）给出。
加速寿命试验的理论基础_
加速寿命试验的理论基础(Ⅰ)Ξ杨宇航1,周源泉2(1.北京航空航天大学经济管理学院,北京100083;21北京强度与环境研究所,北京100076) 摘 要:提出了有效的加速寿命试验对加速系数的要求,讨论了加速系数的性质与用途,并给出了常见的失效分布族。
关键词:加速寿命试验;加速系数;分布参数;失效模式;失效机理中图分类号:V430 文献标识码:A 文章编号:100124055(2001)0420276204Theoretical foundation of accelerated life testing(Ⅰ)Y ANG Y u2hang1,ZH OU Y uan2quan2(11School of Economic Management,Beijing Univ.of Aeronautics and Astronautics,Beijing100083,China;21Beijing Inst.of S tructure and Environment,Beijing100076,China)Abstract: F or accelerated factor(AF),the demand of the effective accelerated life testing(A LT)were presented.The properties and uses of accelerated factor were discussed.And the comm on failure distribulions were given.K ey w ords: Acceleration life test;Acceleration factor;Distributed parameter;Failure mechanism;Failure m ode1 引 言加速寿命试验(Accelerated Life T esting,简称A LT)迄今已发展成为可靠性工程的一门较成熟的独立分支,已有数以百计的论文发表和一些专著[1]出版及标准的推行。
加速寿命试验理论依据
加速寿命试验理论依据加速试验电子元器件的失效原因与器件本身所选用的材料、材料之间、器件表面或体内、金属化系统以及封装结构中存在的各种化学、物理的反应有关。
器件从出厂经过贮存、运输、使用到失效的寿命周期，无时无刻不在进行着缓慢的化学物理变化。
在各种外界环境下，器件还会承受了各种热、电、机械应力，会使原来的化学物理反应加速，而其中温度应力对失效最为敏感。
实践证明，当温度升高以后，器件劣化的物理化学反应加快，失效过程加速，而Arrhenius模型就总结了由温度应力决定的化学反应速度依赖关系的规律性，为加速寿命试验提供了理论依据。
1. 以温度应力为加速变量的加速方程由Arrhenius总结的经验公式如下（8.5）式中，dM/dt是化学反应速率，A是常数，E a是引起失效或退化过程的激活能，k是玻尔兹曼常数，T是绝对温度。
当器件在t0时刻处于正常状态数为M0，到t1时刻，器件处于失效状态数为M1。
如果温度与时间无关，则积分式（8.1）得（8.6）令DM=M1-M0，t=t1-t0，得到（8.7）取对数（8.8）可写成（8.9）其中（8.10）上式就是根据Arrhenius模型得到的以温度应力为加速度变量的加速方程。
用此方程来解释器件的高温贮存寿命试验是非常成功的。
式中，t表示器件产品达到某一F(t)的时间，它的对数与绝对温度的倒数成线性关系。
若用t～1/T单边对数坐标纸绘图，则可得到一条直线，然后用图估计法或数值法推算出器件在不同温度下的寿命值。
由式（8.1）可计算得到方程的斜率b、截距α和激活能Ea ，当T1>T2时（8.11）激活能E a与方程的斜率b与器件的失效模式与失效机理有关。
根据多年来的实践积累，有关半导体器件与微电路不同失效模式与机理的激活能数据列于表8.8。
http://Kê。
图8.3 不同激活能时温度与寿命的关系以激活能E a作为参数，可以绘出不同E a时温度与寿命的关系，如图8.3所示。
电子元器件加速寿命试验试验报告
试验报告1、引言加速寿命试验(Accelerated life test，ALT)是一种对受试品施加不同应力，从而快速暴露产品的缺陷，进而确定产品工作极限和破坏极限，以及发现并消除缺陷及潜在缺陷的试验程序，它利用阶梯应力方式施加在受试品上，施加在受试品上的应力有振动、高低温、湿度、电应力开关循环、极限电压及极限频率等。
ALT试验的主要目的是增加产品的设计极限值，迅速找出产品设计及制造的缺陷，通过根因分析并消除缺陷，从而增加产品可靠度并缩短研发时间和减少研发费用目前，加速寿命试验已在电子元器件研发制造中广泛应用。
所以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征可复现的数值估计的一种试验方法。
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标准采用。
其中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，准确度较高。
国外已经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（PHEMT switch）、多层陶瓷芯片电容等电子元器件做了相关研究。
恒加试验一般需要约1000 h，总共要取上百个样品，要求应力水平数不少于3个。
每个应力下的样品数不少于10个，特殊产品不少于5只。
每一应力下的样品数可相等或不等，高应力可以多安排一些样品。
步加试验只需1组样品，最好至少安排4个等级的应力，每级应力的失效数不少于3个，这样才能保证数据分析的合理性。
另外一种方法是步进应力加速寿命试验。
步加试验时，先对样品施加一接近正常值的应力，到达规定时间或失效数后，再将应力提高一级，重复刚才的试验，一般至少做三个应力级。
恒加试验已经成熟地应用于包括航空、机械、电子等多个领域。
步加试验往往作为恒定应力加速寿命试验的预备试验，用于确定器件承受应力的极大值。
电池寿命试验
结语
综上所述：
1、通过高温加速试验方法可以推算出锂电池的激活能Ea约为0.6eV，由 以上数据分析结果可知，该电池的加速因子AF在60 ℃时相当于20 ℃温 度下的17.3倍。；
2、根据加速寿命试验验证的结果，可以说明评估锂亚电池在60 ℃存放 200天的贮存性能，即等效为评估锂亚电池常温存放约10年贮存性能。
电池寿命试验
1、概述 2、加速寿命试验的理论依据 3、加速寿命试验的情况说明 4、结论
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ 关于进行锂电池加速寿命试验的概述
对于智能表计，无论是电表、水表、气表，还是热表，均需要使用 电池作为实时时钟电源，记忆体后备电源或动力电源。而锂/亚硫酰 氯电池（以下简称锂亚电池）已经成为各种智能表计的首选电池品种。 因此，对锂/亚硫酰氯电池进行可靠性研究分析具体有重要意义，其 中最关键的是评估锂/亚硫酰氯电池贮存寿命，而对其进行长期寿命 试验是通常被采用的可靠性评估手段之一。 然而，长期寿命试验需要较长的时间，视不同情况可能达到 10年以上，浪费人力物力。为了缩短时间、节约样品与费用、快 速地评价产品的可靠性，就需要做加速寿命试验。 本文主要就是通过设计试验，监测研究ER14250电池在不同环 境温度下的剩余容量变化，计算该电池的激活能（Ea），从而可 以得出该类电池的加速试验寿命模型以及不同温度下的加速因子。
根据电池的应用特性，在试验中取剩余容量值的变化监测电池 是否失效，认为当电池在定时监测时330Ω 负载恒阻放电容量值小 于额定容量的20%就认为电池失效，以此统计出电池失效数据，然 后用线性外延法计算出电池在不同温度下的储存寿命，即MTTF值 （对于此电池为不可修复产品，不可采用MTBF），数据和计算过 程见表1，其中电池容量为平均值。
I/T
寿命试验的目的及加速试验理论基础
寿命试验的目的及加速试验理论基础寿命试验的目的了解和掌握产品的故障信息，解决产品寿命周期内质量问题。
13提供产品的寿命指标（包括质保期、首翻期、翻修间隔、总寿命）了解产品的寿命特征、失效规律。
2加速试验概述加速试验概述加速试验概述元器件的寿命与应力之间的关系，是以一定的物理模型为依据的。
常见的物理模型：◆失效率模型◆应力与强度模型◆最弱链条模型◆反应速度模型加速试验概述失效率模型失效率模型是将失效率曲线划分为早期失效、随机失效和磨损失效三个阶段，并将每个阶段的产品失效机理与其失效率相联系起来。
典型的失效率曲线)(t加速试验概述应力与强度模型研究实际环境应力与产品所能承受的强度的关系。
应力与强度均为随机变量，因此，产品的失效与否将决定于应力分布和强度分布。
随着时间的推移，产品的强度分布将逐渐发生变化，如果应力分布与强度分布一旦发生了干预，产品就会出现失效。
因此，研究应力与强度模型对了解产品的环境适应能力是很重要的。
最弱链条模型最弱链条模型是基于元器件的失效是发生在构成元器件的诸因素中最薄弱的部位这一事实而提出来的。
这种模型，对于研究电子产品在高温下发生的失效现象最为有效，因为这类失效正是由于元器件内部潜在的微观缺陷和污染，在经过制造和使用后而逐渐显露出来的。
暴露最显著、最迅速的地方，就是最薄弱的地方，也是最先失效的地方。
反应速度模型反应速度模型反映了反应速度与温度的关系。
元器件的失效是由于微观的分子与原子结构发生了物理或化学的变化而引起的，从而导致在产品特性参数上的退化，当这种退化超过了某一界限，就发生失效。
阿列尼乌斯模型和爱林模型。
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加速寿命试验理论依据
电子元器件的失效原因与器件本身所选用的材料、材料之间、器件表面或体内、金属化系统以及封装结构中存在的各种化学、物理的反应有关。
器件从出厂经过贮存、运输、使用到失效的寿命周期，无时无刻不在进行着缓慢的化学物理变化。
在各种外界环境下，器件还会承受了各种热、电、机械应力，会使原来的化学物理反应加速，而其中温度应力对失效最为敏感。
实践证明，当温度升高以后，器件劣化的物理化学反应加快，失效过程加速，而Arrhenius模型就总结了由温度应力决定的化学反应速度依赖关系的规律性，为加速寿命试验提供了理论依据。
1. 以温度应力为加速变量的加速方程
由Arrhenius总结的经验公式如下
（8.5）
式中，dM/dt是化学反应速率，A是常数，E a是引起失效或退化过程的激活能，k是玻尔兹曼常数，T是绝对温度。
当器件在t0时刻处于正常状态数为M0，到t1时刻，器件处于失效状态数为M1。
如果温度与时间无关，则积分式（8.1）得
（8.6）
令DM=M1-M0，t=t1-t0，得到
（8.7）
取对数
（8.8）
可写成
（8.9）
其中
（8.10）
上式就是根据Arrhenius模型得到的以温度应力为加速度变量的加速方程。
用此方程来解释器件的高温贮存寿命试验是非常成功的。
式中，t表示器件产品达到某一F(t)的时间，它的对数与绝对温度的倒数成线性关系。
若用t～1/T单边对数坐标纸绘图，则可得到一条直线，然后用图估计法或数值法推算出器件在不同温度下的寿命值。
由式（8.1）可计算得到方程的斜率b、截距α和激活能E a，当T1>T2时
（8.11）激活能E a与方程的斜率b与器件的失效模式与失效机理有关。
根据多年来的实践积累，有关半导体器件与微电路不同失效模式与机理的激活能数据列于表8.8。
表8.8 失效模式、失效机理与激活能
失效模式失效机理激活能（eV）阈值电压漂移离子性（SiO2中的钠离子漂移） 1.0~1.4
阈值电压漂移离子性（Si－SiO2界面的低阻挡层） 1.0
漏电流增加形成反型层（MOS器件）0.8~1.4
漏电流增加隧道效应（二极管）0.5
电流增益下降因水分加速离子移动0.8 开路铝的腐蚀0.6~0.9
开路铝的电迁移0.6
短路氧化膜击穿0.3
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图8.3 不同激活能时温度与寿命的关系
以激活能E a作为参数，可以绘出不同E a时温度与寿命的关系，如图8.3所示。
可见，激活能越大，曲线倾斜越大，与温度的关系越密切。
加速系数τ的计算方法是：设在基准应力条件下做试验达到累积失效概率F0所需的时间为t0(F0)，施加某种应力条件下进行加速寿命试验达到相同的累计失效概率所需的时间为t0(F0)，则两者的比值即为加速系数t。
由基准温度T0升至高温T1条件下的加速系数为
（8.12）由上式可看出，激活能越大，加速系数越大，越容易被加速失效，加速试验的效果越明显。
在不同温度应力下，激活能与加速系数的关系，如图8.4所示。
图8.4 激活能与加速系数的关系
2. 以电应力为加速变量的加速方程
器件失效除了与温度应力有关外，与电应力也有密切关系。
电应力也会促使器件内部产生离子迁移、质量迁移等，造成短路、击穿断路失效等。
器件在电流、电压或功率等电应力作用下，应力越强，失效速率越快，器件寿命越短，爱伦模型总结了器件寿命与电应力之间的逆幂律关系，即
(8.13)
式中，t是电子元器件的寿命，k、c是常数，V是施加在电子元器件上的电应力。
这就是以电应力为加速变量的加速方程。
将上式取对数后，可得到k、c值。
当V2>V1时，
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(8.14) 在确定k、c之后，可根据上式，利用图估法或数值计算法评估器件在不同电应力下的寿命或失效率。
加速系数t的计算可按下式计算
(8.15)
对于某些微电子器件，若已知c和t，只要做一次施加高压V1下的加速寿命试验确定t1(F0)，再根据上式，即可得到在正常电应力V0下的失效时间t0(F0)。
在加速寿命试验中，也有用湿度做加速变量的，也有同时采用湿度应力和电应力进行加速的，如THB(高温，高湿、偏置)加速试验，其主要目的是评价器件的耐潮寿命，采用的公式为
(8.16)
式中，t是平均寿命，exp(E a/kT)是Arrhenius模型方程因子，f(RH)是相对湿度函数，可表示为
（8.17）中国可靠性网可靠性、com
是爱伦模型因子。