常用三種加速老化測試模型

1、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 若干小時相當于產(chǎn)品在實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，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,合理進行資源配置。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出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。 由于側重點的不同，推導出的加速模型也不 一樣。下面，本文將 解讀三個極具代

2、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而推導出的阿倫紐斯模型來描述測試，其預估到的結果會更接近真實值，模擬試驗的效果會更好。此時，阿倫紐斯模型的表達式為：AF=exp(Ea/k) - (1/T u)-(1/T t)式中：AF是加速因子；Ea是析出故障的耗費能量，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0.3ev1.2ev之間；K是玻爾茲曼常數(shù)，其值為 8.617385 X 10-5;Tu是使用條件下(非加速狀態(tài)下)的溫度值。此處的溫度

3、值是絕對溫度值， 以K(開爾文)作單位；Tt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0.68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個樣品進行測試，需測試多長時間才能滿足客戶要 求？已知的信息有Tt、E,使用的溫度取25C,則先算出加速因子 AF:AF=exp0.68/(8.617385 X 10-5) -【1/(273+25)- 1/(273+105)】AK 271.9518又知其目標使用壽命：L 目標=10years=10 x

4、365X 24h=87600h故即可算出：L測試二 L 目標/AF=87600/271.9518h=322.1159h =323h現(xiàn)在5個樣品同時進行測試，則測試時長為：L最終=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估測試的相關信息，指導客戶該怎樣進行測試才既能達到目標值而又最大限度的降低成本。本案例中，若客戶 急需測試結果，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，

5、這 才能更完美地達到目標，提高工作效率，省去一些不必要的 費用。模型二.綜合溫度及濕度因素的阿倫紐斯模型 (Arrhenius ModeWith Humidity )綜合溫度及濕度因素的阿倫紐斯模型的表達式為：AF=exp(Ea/k) - (1/T u)-(1/T t)+(RH J-RH?)式中：AF是加速因子；Ea是析出故障的耗費能量，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0.3ev1.2ev之間；K是玻爾茲曼常數(shù)，其值為 8.617385 X 10-5;Tu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；Tt是測試條件下（加

6、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；RH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 影響并不準確。所以，一種更為準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 準確的描述在溫濕度條件下進行的老化測

7、試，其表達式為：AF=（RMRHu）3 exp（Ea/k） - （1/T u）-（1/T t）式中：AF是加速因子；E是析出故障的耗費能量，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0.3ev1.2ev之間；K是玻爾茲曼常數(shù)，其值為 8.617385X 10-5；Tu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；Tt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；RH是測試條件下（加速狀態(tài)下）的相對濕度值。案例：某一半導體元件生產(chǎn)廠家，經(jīng)過長期研

8、究開發(fā)出一款新產(chǎn)品。初 步將新產(chǎn)品的MTBFt為20年。新產(chǎn)品日常的使用環(huán)境為 45C, 25%R H為了驗 證其使用壽命是否達到要求，廠家要把新產(chǎn)品置于85C, 85%RH勺高溫高濕條件下做加速測試。現(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，得到相關結果，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% Tt=85C, Tu=45C , E=1.0(按類似產(chǎn)品的經(jīng)驗值)則有：AF=(85%/25%) exp1/(8.617385 X 10-5) -【1/(273+

9、45)-1/(273+85)】最終：AF=2318.42204又知其目標使用壽命：MTBFi標=20years=20 乂 365X 24h=175200h故即可算出測試時長：丁測=MTBF目標/AF=175200/2318.42204h=75.5686h =76h現(xiàn)在最多只能用2個產(chǎn)品同時進行測試，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果需同時用2個產(chǎn)品進行85C,85%R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MTBIB達目標。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、Tu、 Tt,其中k是一包量，其值始終不會變，變化的

10、是E、Tu、Tt, Tu和Tt是人為設定的，它的變化有很強的隨機性。而 E則不同，它是析出故障所耗費的能量， 當故障具體到某一種特定類型時，其值會在很小的范圍內(nèi)產(chǎn)生波動，幾乎可認為 不變。以下是一些常見故障的 E值：氧化膜破壞：0.3ev離子性（Si02中Na離子漂移）1.0-1.4ev離子性（Si-SiO2界面的慢陷阱）1.0ev電遷移造成短路或開路0.6ev鋁腐蝕0.6-0.9ev金屬間化合物生長0.5-0.7ev另外，GR-468標準中還推薦了一部分Ea值以供選取。不過，選擇 巳值 的最佳方法就是從產(chǎn)品的相關數(shù)據(jù)庫得出。 這樣得出的值更真實準確，比一些推 薦值更具說服力。通過這三個模型可

11、以看到，在進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 應的加速測試模型，在條件允許的情況下以最優(yōu)的方法來解決問題，以求達到事半功倍的效果。現(xiàn)代社會辦事講求的是高效率高質量，誰能在最短的時間內(nèi)高質量地完 成工作，誰必將脫穎而出，成為勝者。同樣，運用在測試當中，就是誰能在最短 時間保質保量地完成既定測試目標， 進而降低生產(chǎn)成本，縮短研制周期，對產(chǎn)品 的市場占有率有著積極的促進作用鐘子期聽懂了俞伯牙的琴音 一一巍巍乎若高山，蕩蕩乎若流水 ”俞伯牙視其為知音。鐘子期死后，面對江邊一杯黃土，俞伯牙發(fā)出此曲終兮不復彈，三尺瑤琴為君死”的感

12、慨，摔琴而去，從此，高山流水，知音難覓。紅樓里，寶釵與黛玉皆愛寶玉，寶釵看重功名，常拿一些倫理綱常來壓制他的不羈與頑劣，黛玉卻從未提及這些，因她懂得他的心性，她說“你既為我之知己，自然我亦是你之知己 ”造化弄人，木石前緣雖是虛空一場，卻懷金悼玉，夢縈千古，今日讀來依然蕩氣回腸！不是所有的相遇都可以相知，不是所有的相知都可以永恒。生命里，我們只愿結交那些心性相宜的人，統(tǒng)一的語言，相同的志趣，將彼此的心靈拉近，一份懂得，不言不語，卻在默契里 滋生。懂得，是兩顆心的對望，潛生一種心靈感應，不發(fā)一言，便可知會。一聲懂得，沒有千言萬語，卻可以令人眸中含淚，心中蘊暖。這世間太多人情薄涼，你是否覺得，有一個真正懂你的人，是一種幸福與慰藉呢？茫茫人海，你不孤單，有人愿與你同運命，共風雨，如此，多好!風懂云的情懷，它，輕輕的吹送，云姿更加漫妙；雪懂梅的寒傲，它，悄悄的綻放，梅