常用三種加速老化測試模型完整版

1、常用三種加速老化測試模型Document serial number【NL89WT-NY98YT-NC8CB-NNUUT-NUT108】 在環(huán)境模擬試驗中，常常會遇到這樣一個問題：產(chǎn)品在可控的試驗箱環(huán)境中測 試若干小時相當(dāng)于產(chǎn)品在實(shí)際使用條件下使用多長時間這是一個亟待解決的問 題，因為它的意義不僅僅在于極大地降低了成本，造成不必要的浪費(fèi)，也讓測 試變得更具目的性和針對性，有利于測試人員對全局的掌控，合理進(jìn)行資源配在眾多的環(huán)境模擬試驗中，溫度、濕度最為常見，同時也是使用頻率最高的模 擬環(huán)境因子。實(shí)際環(huán)境中溫度、濕度也是不可忽略的影響產(chǎn)品使用壽命的因 素。所以，迄今將溫度、濕度納入考量范圍所推導(dǎo)出

2、的加速模型在所有的老化 測試加速模型中占有較大的比重。由于側(cè)重點(diǎn)的不同，推導(dǎo)出的加速模型也不 一樣。下面，本文將 解讀三個極具代表性的加速模型。模型一.只考慮熱加速因子的阿倫紐斯模型(Arrhenius Mode)某一環(huán)境下，溫度成為影響產(chǎn)品老化及使用壽命的絕對主要因素時，采用單純 考慮熱加速因子效應(yīng)而推導(dǎo)出的阿倫紐斯模型來描述測試，其預(yù)估到的結(jié)果會 更接近真實(shí)值，模擬試驗的效果會更好。此時，阿倫紐斯模型的表達(dá)式為：AF=exp(Ea/k)(1/Tu)-(1/Tt)式中：AF是加速因子；E是析出故障的耗費(fèi)能量，又稱激活能。不同產(chǎn)品的激活能是不一樣的。一般 來說，激活能的值在之間；K是玻爾茲曼常

3、數(shù)，其值為X10-5；T是使用條件下(非加速狀態(tài)下)的溫度值。此處的溫度值是絕對溫度值，以K(開爾文)作單位；T是測試條件下(加速狀態(tài)下)的溫度值。此處的溫度值是絕對溫度值，以 K(開爾文)作單位。案例：某一客戶需要對產(chǎn)品做105C的高溫測試。據(jù)以往的測試經(jīng)驗，此種產(chǎn) 品的激活能E取最佳。對產(chǎn)品的使用壽命要求是10年，現(xiàn)可供測試的樣品有5 個。若同時對5個樣品進(jìn)行測試，需測試多長時間才能滿足客戶要求已知的信息有T，使用的溫度取25C，則先算出加速因子AF：AF=expX10-5)【1/(273+25)- 1/(273+105)】最終:AFe又知其目標(biāo)使用壽命:L 目標(biāo)=10years=10X3

4、65X24h=87600h故即可算出：L 測試=L 目標(biāo)/AF=87600/=e323h現(xiàn)在5個樣品同時進(jìn)行測試，則測試時長為：L *=323/5h=65h這即是說明，若客戶用5個產(chǎn)品同時在105C高溫下測試65h后產(chǎn)品未發(fā)生故 障，則說明產(chǎn)品的使用壽命已達(dá)到要求。通過這個案例可以看出，利用阿倫紐斯模型可以提前預(yù)估測試的相關(guān)信息，指 導(dǎo)客戶該怎樣進(jìn)行測試才既能達(dá)到目標(biāo)值而又最大限度的降低成本。本案例 中，若客戶急需測試結(jié)果，那么可以投入10個或者更多的樣品來縮短整個測 試時長；或者在允許的情況下進(jìn)一步提高溫度，加快完成測試。根據(jù)需求靈活 的調(diào)整測試方案，這才能更完美地達(dá)到目標(biāo)，提高工作效率，省

5、去一些不必要 的費(fèi)用。模型二.綜合溫度及濕度因素的阿倫紐斯模型(Arrhenius Mode With Humidity)綜合溫度及濕度因素的阿倫紐斯模型的表達(dá)式為：AF=exp(E/k)*(1/T)-(1/T) + (RH-n-RH-n) auttu式中：AF是加速因子；E是析出故障的耗費(fèi)能量，又稱激活能。不同產(chǎn)品的激活能是不一樣的。一般 來說，激活能的值在之間；K是玻爾茲曼常數(shù)，其值為X10-5；T是使用條件下(非加速條件下)的溫度值。此處的溫度值是絕對溫度值，以 K(開爾文)作單位；T是測試條件下(加速條件下)的溫度值。此處的溫度值是絕對溫度值，以 K(開爾文)作單位；RHu是使用條件下

6、（非加速狀態(tài)下）的相對濕度值；RHt是測試條件下（加速狀態(tài)下）的相對濕度值。模型二可以說是模型一的拓展，它只是在模型一的基礎(chǔ)上簡單地添加了濕度這 一影響因素。長期以來的測試經(jīng)驗表明，用模型二來解釋某些情況下濕度對加 速測試的影響并不準(zhǔn)確。所以，一種更為準(zhǔn)確的綜合考慮溫濕度影響的模型將 被提出，這即是下文將介紹的另外一種模型一Hallberg-Peck模型。模型三.Hallberg-Peck模型Hallberg-Peck模型綜合考慮了溫度、濕度影響，它相比于模型二更能準(zhǔn)確的 描述在溫濕度條件下進(jìn)行的老化測試，其表達(dá)式為：AF=（RH/RH）3exp（E/k）（1/T）-（1/T）t uaut式中

7、：AF是加速因子；E是析出故障的耗費(fèi)能量，又稱激活能。不同產(chǎn)品的激活能是不一樣的。一般 來說，激活能的值在之間；K是玻爾茲曼常數(shù)，其值為X10-5；T是使用條件下（非加速條件下）的溫度值。此處的溫度值是絕對溫度值，以 K（開爾文）作單位；T是測試條件下（加速條件下）的溫度值。此處的溫度值是絕對溫度值，以 K（開爾文）作單位；RHu是使用條件下（非加速狀態(tài)下）的相對濕度值；RHt是測試條件下（加速狀態(tài)下）的相對濕度值。案例：某一半導(dǎo)體元件生產(chǎn)廠家，經(jīng)過長期研究開發(fā)出一款新產(chǎn)品。初步將新 產(chǎn)品的MTBF定為20年。新產(chǎn)品日常的使用環(huán)境為45C，25%RH。為了驗證 其 使用壽命是否達(dá)到要求，廠家要

8、把新產(chǎn)品置于85C，85%RH的高溫高濕條件下 做加速測試?，F(xiàn)客戶共有3款新產(chǎn)品，僅2款可用于測試，剩余一款作為其余 兩款試驗后對比之用。廠家現(xiàn)在希望能最快地完成測試，得到相關(guān)結(jié)果，那這 一最快時間是多少現(xiàn)在，采用Hallberg-Peck模型來解答這一問題。已知：RH =85%，RH =25%，T=85C，T=45C，E=（按類似產(chǎn)品的經(jīng)驗值）tutua則有:AF=(85%/25%)3*exp(1/X10-5)-1/(273+45)- 1/(273+85)】最終：AF=又知其目標(biāo)使用壽命：MTBF 目標(biāo)=20years=20X365X24h=175200h故即可算出測試時長：丁測=MTBF

9、目標(biāo)/AF=175200/=e76h現(xiàn)在最多只能用2個產(chǎn)品同時進(jìn)行測試，則測試時長為：T最終=76/2h=38h這即是說明，若客戶想得到最快的測試結(jié)果需同時用2個產(chǎn)品進(jìn)行85C, 85%RH的高溫高濕測試38h，若之后產(chǎn)品未發(fā)生故障，則可說明其MTBF 已達(dá)目 標(biāo)。綜合以上三個模型可以看出，他們都有一些共通的參數(shù)，如E、k、T、T，其 中k是一恒量，其值始終不會變，變化的是E、T、T，T和廣是人為設(shè)是的， 它的變化有很強(qiáng)的隨機(jī)性。而E則不同，它是析出故障所耗費(fèi)的能量，當(dāng)故障 具體到某一種特定類型時，其值1會在很小的范圍內(nèi)產(chǎn)生波動，幾乎可認(rèn)為不 變。以下是一些常見故障的值：氧化膜破壞：離子性(Si02中Na離子漂移)離子性(Si-SiO2界面的慢陷阱)電遷移造成短路或開路鋁腐蝕金屬間化合物生長另外，GR-468標(biāo)準(zhǔn)中還推薦了一部分Ea值以供選取。不過，選擇E值的最佳方法就是從產(chǎn)品的相關(guān)數(shù)據(jù)庫得 出。這樣得出的值更真實(shí)準(zhǔn)確，比一些推薦值更具說服力。通過這三個模型可以看到，在進(jìn)行以溫濕度為主的測試時，需先對產(chǎn)品所處的 使用環(huán)境有個徹底詳盡的了解，然后確定何為主要環(huán)境因素，繼而確定相應(yīng)的 加速測試模型，在