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(shè)的基礎(chǔ)上，利用與物理失效規(guī)律相關(guān)的統(tǒng)計模型對在超出正常應(yīng)力水平的加速環(huán)境下獲得的可靠性信息進行轉(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)值估計的一種試驗方法。加速壽命試驗采用加速應(yīng)力進行試件的壽命試驗，從而縮短了試驗時間，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(yīng)力的加載方式，加速壽命試驗通常分為恒定應(yīng)力試驗、步進應(yīng)力試驗和序進應(yīng)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?zāi)康?、要求的置信度、需求的精度、費用、加速因子、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(guān)鍵是確定加速因子，而有時這是最困難的。

　　二、加速壽命試驗類型

　　1、恒定應(yīng)力試驗（Constant-Stress Testing： CST）

　　其特點是對產(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。試驗是將產(chǎn)品分成若干個組后同時進行，每一組可相應(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)品失效時為止。恒定應(yīng)力試驗的應(yīng)力加載時間歷程見圖中的（a），優(yōu)點是模型成熟、試驗簡單、易成功，缺點是試驗所需試樣多，試驗時間較長。這種試驗應(yīng)用最廣。

　　2、步進應(yīng)力試驗（Step-Up-Stress Testing： SUST）

　　此試驗對產(chǎn)品所施加的“負(fù)荷”是在不同的時間段施加不同水平的“負(fù)荷”，其水平是階梯上升的。在每一時間段上的“負(fù)荷”水平，都高于正常條件下的“負(fù)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，直到在最高應(yīng)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(yīng)力試驗的應(yīng)力加載時間歷程見圖 中的（b），優(yōu)點是試驗所需試樣較少，加速效率相對較高，缺點是試驗數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析難度大。

　　3、序進應(yīng)力加速壽命試驗（Progressive Stress Testing： PST）

　　序進應(yīng)力試驗方法與步進應(yīng)力試驗基本相似，區(qū)別在于序進應(yīng)力試驗加載的應(yīng)力水平隨時間連續(xù)上升。圖 中的（c）表示了序進應(yīng)力加載最簡單的情形，即試驗應(yīng)力隨時間呈直線上升的加載歷程。序加試驗的特點是應(yīng)力變化快，失效也快，因此序加試驗需要專用設(shè)備跟蹤和記錄產(chǎn)品失效。這種試驗方法優(yōu)點是效率最高，缺點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(gòu)（Mechanism）卻不同，或即使失效機構(gòu)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(shè)計或制造方法都可能發(fā)生變化，顧客的使用條件方可能發(fā)生變化;或是以規(guī)定的技術(shù)方法所生產(chǎn)的產(chǎn)品，也因存在無法控制的因素影響，造成失效機構(gòu)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，形成浴盆曲線。該模型的主要應(yīng)用表現(xiàn)為通過環(huán)境應(yīng)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(yīng)力與強度模型

　　該模型研究實際環(huán)境應(yīng)力與產(chǎn)品所能承受的強度的關(guān)系。

　　應(yīng)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(yīng)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(yīng)力分布與強度分布一旦發(fā)生了干預(yù)，產(chǎn)品就會出現(xiàn)失效。因此，研究應(yīng)力與強度模型對了解產(chǎn)品的環(huán)境適應(yīng)能力是很重要的。

　　3、最弱鏈條模型

　　最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最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)生的失效最為有效，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出來的。暴露最顯著、最迅速的地方，就是最薄弱的地方，也是最先失效的地方。

　　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)這種退化超過了某一界限，就發(fā)生失效，主要模型有Arrhenius模型和Eyring模型等。