驗(yàn)證一個(gè)產(chǎn)品的工作壽命最直接的方法就是直接模擬它實(shí)際受到的工作環(huán)境,觀察它正常工作的時(shí)間,例如一個(gè)電子器件在85℃工作100小時(shí),那么在試驗(yàn)時(shí)就只要將器件放置在85℃的環(huán)境中觀察它正常工作的時(shí)間,如果超過100h,那么器件合格,同時(shí)在85℃下器件從開始工作到不能正常工作的時(shí)間就是它的壽命。目前,我們的電子設(shè)備工作壽命都比較長,通過超過1000小時(shí)甚至于幾十萬小時(shí),如果,花費(fèi)很長時(shí)間去驗(yàn)證,試驗(yàn)成本是非常巨大的,尤其對于需要找第三方機(jī)構(gòu)去進(jìn)行驗(yàn)證,測試費(fèi)用相對昂貴,可能實(shí)際電子產(chǎn)品的售價(jià)都較低,花費(fèi)幾十萬成本去測試,顯得無法實(shí)施。這個(gè)時(shí)候,采用加速試驗(yàn)的方法,就相當(dāng)有必要了,可以使用加速壽命試驗(yàn)來解決壽命試驗(yàn)時(shí)間過長的問題;可以使用壽命加速模型來評估器件的壽命。
加速壽命試驗(yàn)就是通過增加器件的試驗(yàn)應(yīng)力來縮短試驗(yàn)時(shí)間,例如驗(yàn)證器件在25℃下能否工作10000h,可以通過將試驗(yàn)溫度提高到150℃,這樣試驗(yàn)所需要持續(xù)的時(shí)間就會(huì)縮短。
阿倫尼斯模型適用于單純考慮熱效應(yīng)試驗(yàn)的加速模型,當(dāng)溫度是影響產(chǎn)品老化及使用壽命的絕對因素時(shí),采用該加速模型來模擬整個(gè)壽命周期的可靠性表現(xiàn)。
【加速因子公式表達(dá)】
AT,i:加速因子,在所有的加速模型中都是表達(dá)一個(gè)含義,也就相當(dāng)于加速系數(shù),計(jì)算出他就能將整個(gè)壽命周期時(shí)間轉(zhuǎn)換成加速試驗(yàn)的時(shí)間;
Ea: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0.3ev~1.2ev之間;
K:是玻爾茲曼常數(shù),其值為8.617385×10-5 ev/K;
Ttest: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;
Tfield: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
從公式中可以看出,激活能越大,加速系數(shù)也越大,越容易被加速失效,加速試驗(yàn)效果越明顯。如果,在激活能確定的情況下,溫度差越大,加速系數(shù)也越大。
但是,這里要特別注意,執(zhí)行加速測試的前提時(shí),增加應(yīng)力產(chǎn)生相同的失效模式,如果加速應(yīng)力超出產(chǎn)品、材料本身的極限溫度范圍,可以產(chǎn)生的新的失效模式,那么加速試驗(yàn)得到的加速系數(shù)也就沒有意義了。
激活能Ea及失效模式:
對于消費(fèi)電子產(chǎn)品激活能Ea:推薦的取值范圍為0.5-0.8,建議取0.6或者0.7,基本思路就是溫度上升10度,壽命降低一半,0.65算出來最接近,但是工程師通常取整,所以0.7出現(xiàn)的更多一些。
對于汽車產(chǎn)品激活能Ea:汽車產(chǎn)品的安全性要求很高,所以通常都相對保守,一般取值為0.4-0.5,具體看企業(yè)的策略吧。
阿倫尼斯Arrhenius模型僅適用于單一高溫應(yīng)力的加速試驗(yàn),對于其他多應(yīng)力的加速,需要采用其他加速模型進(jìn)行。
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