加速寿命试验概述
浅谈电工电子产品加速寿命试验
浅谈电工电子产品加速寿命试验广州广电计量检测股份有限公司环境可靠性检测中心颜景莲1概述寿命试验是基本的可靠性试验方法，在正常工作条件下，常常采用寿命试验方法去评估产品的各种可靠性特征。
但是这种方法对寿命特别长的产品来说，不是一种合适的方法。
因为它需要花费很长的试验时间，甚至来不及作完寿命试验，新的产品又设计出来，老产品就要被淘汰了。
因此，在寿命试验的基础上形成的加大应力、缩短时间的加速寿命试验方法逐渐取代了常规的寿命试验方法。
加速寿命试验是用加大试验应力(诸如热应力、电应力、机械应力等)的方法，激发产品在短时间内产生跟正常应力水平下相同的失效，缩短试验周期。
然后运用加速寿命模型，评估产品在正常工作应力下的可靠性特征。
加速环境试验是近年来快速发展的一项可靠性试验技术。
该技术突破了传统可靠性试验的技术思路，将激发的试验机制引入到可靠性试验，可以大大缩短试验时间，提高试验效率，降低试验耗损。
2 常见的物理模型元器件的寿命与应力之间的关系，通常是以一定的物理模型为依据的，下面简单介绍一下常用的几个物理模型。
2.1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，形成浴盆曲线。
该模型的主要应用表现为通过环境应力筛选试验，剔除早期失效的产品，提高出厂产品的可靠性。
2.2应力与强度模型该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。
2.3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。
该模型对于研究电子产品在高温下发生的失效最为有效，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。
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
加速寿命试验大纲
加速寿命试验大纲加速寿命试验是指在一定的加速条件下，通过对被试验产品进行连续的加速寿命测试，来评估其在实际使用中的寿命。
在工业生产中，加速寿命试验是一个非常重要的环节，可以有效地提高产品的质量和稳定性，确保产品的可靠性和使用寿命。
加速寿命试验大纲是指一份详细的试验计划及实施要求，包括试验要求、试验方法、试验设备、试验过程、试验数据采集及分析等方面的内容。
设计一份完整的加速寿命试验大纲需要考虑到以下几个关键要素，并制定相应的措施：一、试验要求1.1 试验目的：对被试验产品进行加速寿命测试，评估其在实际使用中的寿命，确保产品的质量和稳定性。
1.2 试验对象：明确被试验产品的品种、规格、批号等信息。
1.3 试验环境：确定试验环境的温度、湿度、气压、振动等实验条件，应尽可能接近实际使用环境。
二、试验方法2.1 加速寿命试验方法：根据被试验产品自身特性和实际需求，选择适当的加速试验方法，如快速温热循环试验、恒定温度湿度试验、高温寿命试验等。
2.2 试验参数：根据试验方法选定相应的试验参数，如温度、湿度、时间等，应保证参数稳定和准确性。
2.3 试验程序：编写试验程序，明确试验的时间、温度、湿度等相关信息。
三、试验设备3.1 环境控制设备：确保试验环境能够稳定控制并符合设定条件。
3.2 测量设备：选用合适的测量设备，如温度计、湿度计、振动计等。
3.3 电子计算机：应用电子计算机进行数据记录、数据处理、结果分析等操作。
四、试验过程4.1 试件加工制备：试件应符合试验要求，去污、打磨等工艺应保证质量。
4.2 试件组装：按要求组装试件的各个部件并记录实验数据。
4.3 实验数据记录：对试验期间各项实验参数进行记录，确保实验的准确性和完整性。
4.4 实验过程监控：对实验期间加速试验设备的运行状态、环境温度、湿度、振动等信息进行监控。
五、试验数据采集与分析5.1 数据采集：根据实验要求，采集试验过程中的各项数据，记录相关信息。
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。
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。
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。
加速寿命试验研究综述
加速寿命试验研究综述为了判断产品使用寿命，加速寿命试验是一种常用的手段。
本文旨在综述加速寿命试验的基本原理、常见方法以及展望未来的发展趋势。
一、基本原理加速寿命试验的基本原理是将产品的使用环境条件放大，以缩短产品的使用寿命，进而推断实际使用条件下的寿命。
试验中需要确定的环境因素包括温度、湿度、氧化、压力、振动等，这些因素是影响产品寿命的重要因素。
二、常见方法1.温度试验温度是影响产品使用寿命的重要因素，因此温度试验也是加速寿命试验中最常用的方法之一。
通过将产品置于高温或低温条件下，以缩短产品寿命。
湿度也是影响产品使用寿命的重要因素之一。
在湿度试验中，产品被放置在高湿度环境下，以模拟长期使用条件中的潮湿环境，进而推断出实际寿命。
3.氧化试验氧化是很多产品使用过程中常见的问题。
在氧化试验中，产品被置于高氧化或低氧化的环境中，以缩短产品寿命，进而得出实际寿命。
4.压力试验5.振动试验振动试验主要针对那些在振动环境中工作的产品，比如汽车发动机、机械振动等。
通过模拟实际振动环境，以缩短产品寿命，进而推断出实际寿命。
三、发展趋势未来，随着科技的发展和人们对品质的要求越来越高，加速寿命试验也会不断发展。
以下是未来可能的发展趋势：未来的加速寿命试验将会更加注重多因素试验，即同时考虑多种环境因素对产品寿命的影响，以逼近实际使用条件中的情况。
2.新兴材料的测试随着新兴材料的不断涌现，比如高分子材料、纳米材料等，未来的加速寿命试验将会对这些新材料进行测试，以评估它们的实际使用寿命。
3.虚拟仿真试验未来的加速寿命试验将会更加注重虚拟仿真试验，即通过计算机模拟产品的使用过程，进而降低试验的成本和时间。
总之，加速寿命试验是评估产品使用寿命的一种重要手段，在未来将会不断发展，以适应不断变化的市场需求。
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1.加速寿命试验的种类
时间:2006-12-14 03:13来源:作者:admin 点击:1073次
加速寿命试验的种类
施加于电子元器件的加速应力方式有恒定应力加速、周期应力加速、序进应力加速和步进应力加速四种。
恒定应力加速试验是施加在样品上的应力不变(单一应力或复
合应力)，用来了解器件失效时间的分布；
周期应力加速试验是周期性重复对器件施加应力，用来了解应力对器件失效的影响情况；
序进应力加速试验是对器件施加的应力随时间连续增加，用来了解影响器件寿命的应力分布情况；
步进应力加速试验是对器件施加的应力按每隔一定时间的步进方式增加，用来了解在哪一级步进应力下产生失效。
利用这些加速试验方法，可以确定器件的失效界限，所以也称为临界试验。
通过临界试验可以知道临界寿命，还可以了解器件对机械强度、电浪涌等能承受的耐量
2.加速寿命试验理论依据
时间:2006-12-14 02:59来源:作者:点击:1603次
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
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，
(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）
是爱伦模型因子。
3.加速寿命试验的数据处理
时间:2006-12-14 03:15来源:作者:admin 点击:947次
加速寿命试验的数据处理
根据加速寿命试验的结果数据，进行分析和处理，可以得到试验器件的可靠性分布参数。
如果电子元器件样品的失效机理符合Arrhenius模型的加速方程，则可在单对数坐标纸上画t i(0.5)～1/T i直线，即将整理的1/T1、1/T2…1/T e数据在单边对数坐标上描点，各点分布应近似为一直线。
此直线就是加速寿命曲线。
利用此法可预测出在正常温度T0下的中位寿命t i(0.5)，如图8.5所示。
图8.5 加速寿命曲线
利用威布尔概率纸可以预测正常温度下的寿命分布：
(1)由整理数据中的形状参数m i值可用下式计算出在正常温度T0下的m0值
（8.18）
式中，n1、n2、…n e是t1(0.5)、t2(0.5)…t e(0.5)时的失效数。
(2)在概率纸上描绘[t0(0.5),F0(0.5)]点；
图8.6 L0的求法
(3)在概率纸y轴标尺上找到m0点，由此点向左引水平线与y轴相交，过交点与m估计点作直线H，再过点[t0(0.5), F0(0.5)]与H线平行的直线L0。
L0线就是在温度应力T0下，形状参数为m0的寿命分布直线。
如图8.6所示。