加速寿命计算公式(可靠性)

产品可靠性加速试验的加速试验有关标准加速试验有关标准阿伦尼斯模型是化学家阿列尼乌斯于1880年在大量的化学反应数据基础上总结出来的，它表明在化学反应过程中反应速率与反应温度的关系kT E a Ae dtdM /-=——化学反应速率 ——常数 ——引起失效或退化过程的激活能 ——玻尔兹曼常数——热力学温度dtdMAaE k T令t=t 1-t 0阿伦尼斯斯模型的变换dtAe dM Ae dt dM kTE kT E a a //--=⇒=⎰⎰-=110/t t kT E M M dt Ae dM a 当器件在t 0时刻处于正常状态数M 0，t 1时刻处于失效状态数为M 1，如果温度与时间无关，则积分上式得：)(01/01t t Ae M M kT E a -=--kTE a e A M M t /01-=Tb a T e k E A M M t a //)lg /(lg lg 01+=+-=寿命与温度关系—阿列尼乌斯模型激活能与温度、寿命的关系T b a T e k E AM M t a //)lg /(lg lg 01+=+-=激活能越大、曲线倾斜越大、与温度的关系越密切！！加速系数加速系数的计算方法：]1exp[)()(101100T T k E F t F t a -==τ设在基准应力条件下做试验达到累积失效概率F 0所需要的时间为t 0（F 0），施加某种应力条件下进行加速寿命试验达到相同的累积失效概率所需的时间为t 1（F 0），则两者的比值即为加速系数。

激活能越大、加速系数越大、越容易被加速失效，加速试验效果越明显。

激活能与加速系数的关系]1exp[)()(101100T T k E F t F t a -==τ阿列尼乌斯模型的局限：只考虑了温度应力对物质的化学与物理性质变化的影响。

实际上，很多的物理理象和化学反应过程，除了与温度有关之外，还与此时很多非温度应力因素如电压、湿度、机械应力等密切相关。

加速寿命试验理论依据加速试验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Ea ，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。

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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。

电工电子产品加速寿命试验之一 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，新的产品又设计出来，老产品就要被淘汰了。

老产品就要被淘汰了。

老产品就要被淘汰了。

因此，因此，因此，在寿命试验的基础上形成的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。

，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。

厂产品的可靠性。

2.1 失效率模型图示：O1典型的失效率曲线规定的失效率规定的失效率随机失效随机失效早期早期失效失效磨损失效磨损失效t2.2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。

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。

【加速老化实验】,加速老化试验计算公式加速老化试验计算公式【加速老化实验】加速老化试验计算公式加速寿命试验寿命试验(包括截尾寿命试验)方法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估计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，就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。

所以这种方法与产品的迅速发展是不相适应的。

经过人们的不断研究，在寿命试验的基础上，找到了加大应力、缩短时间的加速寿命试验方法。

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，加快产品失效，缩短试验周期。

运用加速寿命模型，估计出产品在正常工作应力下的可靠性特征。

下面就加速寿命试验的思路、分类、参数估计方法及试验组织方法做一简单介绍。

1 问题高可靠的元器件或者整机其寿命相当长，尤其是一些大规模集成电路，在长达数百万小时以上无故障。

要得到此类产品的可靠性数量特征，一般意义下的载尾寿命试验便无能为力。

解决此问题的方法，目前有以下几种：（１）故障数r=0的可靠性评定方法。

如指数分布产品的定时截尾试验θL=2S(t0) 2χα(2) 22S(t)χαα00为总试验时间。

为风险, =0.1时，.1(2)=4.605≈4.6；当α=0.05时，χ02.05(2)=5.991≈6。

（２）加速寿命试验方法如，半导体器件在理论上其寿命是无限长的，但由于工艺水平及生产条件的限制，其寿命不可能无限长。

在正常应力水平S0条件下，其寿命还是相当长的，有的高达几十万甚至数百万小时以上。

这样的产品在正常应力水平S0条件下，是无法进行寿命试验的，有时进行数千小时的寿命试验，只有个别半导体器件发生失效，有时还会遇到没有一只失效的情况，这样就无法估计出此种半导体器件的各种可靠性特征。

因此选一些比正常应力水平S0高的应力水平S1，S2，…，Sk，在这些应力下进行寿命试验，使产品尽快出现故障。

一、可靠性理论基础1.可靠度:如果有N个LED产品从开始工作到t时刻的失效数为n（t),当N足够大时，产品在t时刻的可靠度可近似表示为:随时间的不断增长,将不断下降。

它是介于1与0之间的数，即。

2.累积失效概率:表示发光二极管在规定条件下工作到t这段时间内的失效概率，用F（t)表示,又称为失效分布函数.如果N个LED产品从开始工作到t时刻的失效数为n（t），则当N足够大时，产品在该时刻的累积失效概率可近似表示为：3.失效分布密度：表示规定条件下工作的发光二极管在t时刻的失效概率。

失效分布函数的导函数称为失效分布密度，其表达式如下:•早期失效期；•偶然失效期(或稳定使用期）；•耗损失效期。

二、寿命老化：LED发光亮度随着长时间工作而出现光强或光亮度衰减现象。

器件老化程度与外加恒流源的大小有关，可描述为：B t为t时间后的亮度，B0为初始亮度。

通常把亮度降到B t=0。

5B0所经历的时间t称为二极管的寿命. 1。

平均寿命如果已知总体的失效分布密度f(t）,则可得到总体平均寿命的表达式如下：2. 可靠寿命可靠寿命T R是指一批LED产品的可靠度下降到r时，所经历的工作时间。

T R可由R（T R）=r求解,假如该产品的失效分布属指数分布规律，则：即可求得T R如下：3. 中位寿命中位寿命T0。

5指产品的可靠度R(t）降为50％时的可靠寿命，即:对于指数分布情况，可得：二、LED寿命测试方法LED寿命加速试验的目的概括起来有：•在较短时间内用较少的LED估计高可靠LED的可靠性水平•运用外推的方法快速预测LED在正常条件下的可靠度；•在较短时间内提供试验结果，检验工艺;•在较短时间内暴露LED的失效类型及形式，便于对失效机理进行研究，找出失效原因；•淘汰早期失效产品,测定元LED的极限使用条件1. 温度加速寿命测试法由于通常LED寿命达到10万小时左右，因此要测得其常温下的寿命时间太长，因此采用加速寿命的方法。

加速寿命计算公式加速寿命计算公式是根据寿命和应力之间的关系来推导的。

它基于一种假设，即在短时间内，产品的失效是由物理或化学损伤引起的。

这种损伤是与应力的大小成正比的。

通过增大应力，可以加速损伤的积累过程，从而预测产品在正常使用条件下的寿命。

常见的加速寿命计算公式包括：1. 温度加速因子加速寿命计算公式：L2 = L1 * exp((Ea/R) *(1/T1 - 1/T2))其中，L1是产品在温度T1下的寿命，L2是产品在温度T2下的寿命，Ea是活化能（以焦耳为单位），R是气体常数，T1和T2分别是温度T1和T2对应的绝对温度。

2. 应力加速因子加速寿命计算公式：L2 = L1 * exp((1/H1 - 1/H2) * (σ2 - σ1))其中，L1是产品在应力σ1下的寿命，L2是产品在应力σ2下的寿命，H1是应力σ1对应的材料应力导致的损伤率，H2是应力σ2对应的材料应力导致的损伤率。

3. 湿度加速因子加速寿命计算公式：L2 = L1 * exp((θ2 - θ1) / n)其中，L1是产品在相对湿度θ1下的寿命，L2是产品在相对湿度θ2下的寿命，n是湿度对于寿命的指数。

需要注意的是，加速寿命计算公式只能作为一个估计值，因为在实际的产品使用中，可能会遇到非线性应力-寿命关系或其它未知因素，这些因素不能完全被加速寿命计算公式所考虑。

此外，加速寿命计算公式的准确性也取决于对环境因素和产品失效机理的理解。

因此，在实际使用中，需要结合实验数据和经验，对公式进行验证和修正，以提高计算的准确性。

总之，加速寿命计算公式是预测产品在正常使用条件下寿命的一种方法。

通过增大应力或改变环境条件，可以加速损伤的积累，从而预测产品在特定条件下的寿命。

但需要注意的是，加速寿命计算公式只能作为估计值参考，实际结果可能会受到实际环境和失效机理等因素的影响。