電子元器件加速壽命試驗技術探討

崔立欣

摘要：本文從電子元器件加速壽命實驗的基本理論與常見的實驗方式入手，并對常用的加速模型展開了比較，且與具體實例中進行的電子元器件加速壽命實驗相結合，探究電子產品加速壽命實驗中的技術性要點。

關鍵詞：電子元器件;加速壽命試驗;加速因子

中圖分類號：TN606文獻標識碼：A文章編號：1672-9129（2020）13-0180-01

1加速壽命試驗概述

電子產品加速壽命實驗是在保障不轉變電子元器件失效機制的基礎上，經過改變實驗因素（比如加大應力，升高溫度、速度與電壓等）使實驗對象快速失效，就可以在較短時長中獲取重要訊息，進而測評其在一般環境下的有效性或使用信息。

2加速壽命試驗類型與選擇

加速壽命實驗由于給予的應力不一樣，劃分為恒定應力、步進應力與遞進應力加速壽命實驗。在以上三種不同種類的加速壽命實驗中，使用次數最多的是恒定應力加速壽命實驗，這種實驗方式與理論基礎較為成熟，也被IEC標準采納。在多次的具體實驗中已經能夠獲得正確的驗證，弊端是實驗過程較長。

3加速壽命實驗技術探究

3.1加速應力類型。加速壽命實驗一般所說的應力為機械應力（比如壓力、震動、沖撞等）、熱應力（即溫度）、電應力（例如電壓、功率等）。當遭遇各種失效機制的情形下，就需要選取對電子元器件失效機制發揮的作用最顯著的應力當做加速應力。

3.2加速壽命實驗對象的選取。電子產品在使用期內的影響條件一般有溫度、濕度、腐蝕等。電子元器件在遭受高低溫轉化的作用后較易造成金屬氧化、金屬覆蓋材質腐蝕等現象出現，進而造成接觸電阻變大，產品失效。在電子元器件可靠性試驗中，借助可靠性預估、故障機制探析與環境因素多種實驗，尋找出電子元器件的弊端部分，所以把難點確定在個別產品中，有效地進行加速壽命實驗。

3.3加速因子計算。加速環境試驗的加速水平通常用加速因子來表示。加速因子的含義是指設備在正常工作應力下的壽命與在加速環境下的壽命之比，通俗來講就是指一小時試驗相當于正常使用的時間。加速因子的計算也是基于一定的物理模型，常見的物理模型有：

（1）阿倫尼斯模型（Arrhenius）

該模型常用于恒溫應力，基于絕對溫度對失效機理的影響。一般情況下，電子零件完全適用阿倫尼斯模型，原因是成品類的失效模式是由大部分電子零件所構成。因此，阿倫尼斯模型廣泛用于電子與通訊行業。其模型表達式為：

L為量化壽命測量，如平均壽命、特征壽命、中值壽命或壽命等。V——應力水平，對于阿倫尼斯模型V是絕對溫度，B為-Ea/k，Ea為活化能，k為玻爾茲曼常數，k = 8.617E-5。阿倫尼斯模型溫度加速因子可表示為：

（2）佩克模型（Peck）

該模型用于濕度加速，濕度的加速模型有很多種，例如peck、Lawson、Klinger等，其中Peck模型應用最為廣泛。該模型通常與阿倫尼斯模型一起使用。

濕度加速因子：

（3）逆冪率模型（Inverse Power Law）

當加速因子是單一的非熱應力（例如電應力、機械應力、化學應力（腐蝕）、及其他）時通常使用的加速壽命測試模型。電應力（如電壓、電流、功率或壓力應力）作為單一加速應力，適用于金屬和非金屬材料，軸承和電子裝備等。其模型表達式為：

逆冪律加速因子：

（4）實例計算

例題：某一種電子器件在40℃、60%RH下使用，計劃在85℃、85%RH下做加速壽命試驗，計算該加速試驗的加速因子。解析：本試驗涉及溫度和濕度兩種應力，因此，分別計算各應力的加速因子，然后相乘得到整個加速試驗的加速因子。

其中，Ea為激活能（eV），k為玻爾茲曼常數且k=8.6×10-5eV/K，T為絕對溫度、RH為相對濕度（單位%），一般情況下n取為2。

根據產品的特性，取Ea為0.67eV，正常使用條件為40℃、60%RH，把上述數據帶入計算，求AF=45，即在85℃、85%RH下做1小時試驗相當于正常使用條件下的壽命約45小時。

還需要說明的一點是，加速因子的計算公式都是建立在特定的模型基礎上的，而模型的建立往往會包含一些假設，并且會忽略或簡化次要的影響因素，因此計算的結果也僅僅具有指導和參考意義，不能死板地認為只要試驗足夠時間就一定能確保產品的壽命。

4結語

電子元器件領域發展較快，加速壽命實驗方式早已變為保障電子產品可靠性的有效方式，發揮著尤為重要的作用。伴隨產品的不斷更新換代，加速壽命實驗也提升了實踐效率，減少了應用時長，節省了實驗時間成本。加速壽命實驗技術方面也是可靠性實驗技術行業中備受關注的方面，伴隨實驗的持續深入，將會擁有更大的研究價值。

參考文獻：

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