快速了解高加速應力篩選及壽命（mìng）試驗設備！

一、高加速試驗的基本概述

高加速試驗是（shì）指在保（bǎo）證（zhèng）不（bú）改變產品失（shī）效（xiào）機理的前提下（xià），通過（guò）強化試驗條件，使（shǐ）受試產品加速失效，以便在較短時間內獲得必（bì）要信息，來（lái）評（píng）估產品在正常條件下的可靠性或壽命指標。通過加速試驗（yàn），可迅速（sù）查明產品的失效原因，快速評定產品的可靠性指標。

二、高加速試驗的目的與特點

進行高加速試驗的目的可概括如下：

高加速試驗是一種在給定（dìng）的試驗（yàn）時間（jiān）內獲得比在正常條件下（可能（néng）獲得（dé）的信息）更多的（de）信息的方法。它是通過采（cǎi）用（yòng）比設備在正常使用中所經受的環境更為嚴酷的試驗環境（jìng）來實現這一點的。由於使用更（gèng）高的應力，在進行（háng）加速試驗時必須（xū）注意不能引入在正常使用中不會發生的故障模式。在加速試驗中要單獨或者（zhě）綜（zōng）合（hé）使用加速因子，主（zhǔ）要包括：

更高頻率的功率循環；更高的振動水（shuǐ）平；高濕（shī）度；更嚴（yán）酷的溫（wēn）度循環；更（gèng）高的溫度。

三、高加速試驗（yàn）分（fèn）類

高加速試驗主要分為兩類，每（měi）一類都有明確的目的：

（1）加速壽命試驗--估計（jì）壽命；

（2）加速應力試驗--確定（或證實）和糾正薄弱環節（jiē）。

這（zhè）兩類加（jiā）速試驗之間的區別盡管細微，但卻很重要，它們的區別主（zhǔ）要表現在下述幾個方麵（miàn）：作為（wéi）試驗的基礎的基本假設、構建試驗時所用的模型、所（suǒ）用的試驗設（shè）備和場（chǎng）所（suǒ）、試驗（yàn）的實施方法、分析和解釋試驗數據的方法（fǎ）。

表1 對（duì）這兩類主要（yào）的加速試驗進（jìn）行了比較。

四、高加速試驗的產（chǎn）品層次

要明（míng）確進行加速試驗（yàn）的產品層次（cì）（級別（bié））是設備級還是零部件級，這一點很重要。某些加速方法（fǎ）隻適（shì）用（yòng）於零件級的試驗，而有的（de）方法隻能用於較高級別的總（zǒng）成（設備），隻有少數方法同時適用（yòng）於零件級和（hé）總成（設備）級（jí）。對零件級（jí）非常合適的基本假設和建模方法在（zài）對較高（gāo）級別的設備進行（háng）試驗時可能完全不成立，反（fǎn）之亦然。

表2 列（liè）出了（le）在（zài）兩個主（zhǔ）要的級別（設備級和零部件級）上進行試驗的信息（xī）。

五、先進的（de）高加速試驗

過去，大多數加速試驗都（dōu）是使（shǐ）用單一應力（lì）和在定應力譜進行的。包括周期固（gù）定的周期性應力（如溫度在規定（dìng）的（de）上下（xià）限（xiàn）之間循環，溫度的上限和下限（xiàn）以及溫度的變化率是恒定的）。但是，在加速試驗中，應（yīng）力譜不必是恒定的，也可以使用多種應力的組合（hé）。常見（jiàn）的非恒定應力譜和組（zǔ）合應力包括：

步進應力試驗；漸進應力試驗； 高加速壽命試驗（HALT）（設備級）；高（gāo）加速應力篩選（HASS）（設備級（jí））；高加速溫度和（hé）濕度應力試驗（HAST）（零（líng）件（jiàn）級）。

高加速試驗係統性地使用（yòng）大大超過產品使用中預（yù）期水平的環（huán）境激勵，因此需要詳細理解（jiě）試驗（yàn）結果（guǒ）。高加（jiā）速試驗用於確認（rèn）相關故（gù）障，並用來確保產品對高於所要求的強度有足（zú）夠的裕度以便能經受正常的使用環境。高加速試驗的目的是（shì）大大減少（shǎo）暴露缺陷所需要的時間。該方法可用於研製試驗，也可用於篩選。

HALT（高加速壽命試驗）是一個研製工具，而HASS（高加速應力篩選）是一個篩選工具（jù）。它們常常互相聯合使用。這是兩種相對較新的方法，與傳統的加速試（shì）驗方法不同（tóng）。HAL與THASS的具（jù）體目標是改進產（chǎn）品設計，將製造偏差和環境效（xiào）應對產品性能和可靠性的影響減至最小。通常定量的壽命或可靠性預計與高加速試驗沒（méi）有聯係。

步進應力譜試驗。使用步進應力譜，試驗樣本首先按（àn）事先規定的時間以某個給定的應力水平（píng）試驗一段，然後在高（gāo）一點的應（yīng）力水平下再試驗一段時間（jiān）。不斷增加應力水平繼續上麵的過程，直到某個試驗樣本失（shī）效，或者試驗進行到最大應力水平時終止。這種方法能更快速地使產品失效以便分析。但是，用這種方法（fǎ）很難正確建立加速模型，因此很難定量地預計產品在正常使用條件下的（de）壽命。

每一步中（zhōng）應該增加的應力量值與許（xǔ）多變量有關。但是，允許（xǔ）在設計中進行這樣的試驗的一個普遍的法則是（shì）：假設產（chǎn）品沒有（yǒu）缺陷，如果最終能以適當（dāng）的裕量超出預期的使用環境（jìng）中的應力，就（jiù）能保證總體中的（de）每一個體都能經受（shòu）住使用環境和（hé）篩（shāi）選環境。（從而提高產品的壽命或可（kě）靠性）漸進應力譜試驗。漸進應力（lì）譜或者"梯度試驗"是另一種常見（jiàn）的方法，試驗中應力水平隨時間（jiān）持續增加。其優點和缺點與步進試驗相同，但有（yǒu）另外一個困難，就（jiù）是很難精確（què）地控製應（yīng）力增加（jiā）的速率。

HALT（高加速（sù）壽命試驗）。HALT一詞（cí）是Gregg K. Hobbs 於1988年提出的。HALT有時指應力增益壽命試（shì）驗（STRIFE），是一種研製試驗，是步進應力試驗的（de）一種強化形式。它一（yī）般用來確認設（shè）計的薄弱環節和製造過程中存在的問題，以及用來增加設計強度的富裕量，而不用來進行產品壽命或可（kě）靠性的定量預計。

HASS（高加速應力篩選）試驗（yàn）。HASS是加速環境應力篩選（xuǎn）的一種形式。它代表了產品所經曆（lì）的最嚴酷的環境，但通常（cháng）持續很有限的一段時間。HASS是為達（dá）到"技術的（de）根（gēn）本極限"而設計（jì）的。此時應力的微（wēi）小增加（jiā）就會導致失效數的大量增加。這種根本極限的一個例子是塑料（liào）的軟化點。

HAST（高（gāo）加速溫度和濕度應力試驗）。隨著近來電子技術的（de）高速發展，幾年前剛剛出（chū）現的的（de）加（jiā）速試驗可能不（bú）再適應當今的技術了，尤其是那些專門針對微電子產品的加速試驗。例如，由（yóu）於塑（sù）料集成電路包的發展，現在用傳統的、普遍被接受的85℃/85%RH的溫度/濕度試驗需要花（huā）上千小時（shí）才能檢（jiǎn）測出新式集成電路的失效。在大（dà）多數情況下，試驗樣本（běn）在整（zhěng）個試驗中（zhōng）不發生任何失效。不發生失效的試驗是（shì）說明不了什麽問題的。而產品在使用（yòng）中必定會偶爾失效。因此，需要進一步改進加速試驗（yàn）。HSAT就是為代替老的溫（wēn）度/濕（shī）度試驗而開發的方（fāng）法。

六. 高加速壽命試驗常用模型（xíng）

加速模型按其提出時（shí）基於的（de）方法可以分為3類：物理加速（sù）模型（xíng）、經驗加（jiā）速模型和統計加速模型。

物理加速模型是基於對產品失效過程的物理化（huà）學解釋而提出的。一種典型的物理加速模型是阿倫尼斯（Arrhenius）模型，該模型描述了產品壽命和溫度應（yīng）力之間（jiān）的關係。另一種典型的物理加（jiā）速模型是艾林（Eyring）模型，它是（shì）基於量子力學理論提出的。該模型也描述了產品（pǐn）壽命和溫度應力（lì）之間（jiān）的關係。Glasstene等擴展了艾（ài）林模型，給出了描（miáo）述產品壽命（mìng）和溫度應力、電壓應力的關係。

經驗加速模型是基於工程師對產品性能長（zhǎng）期觀（guān）察（chá）的總結而提出的，典型的經驗加速模型如逆冪（mì）律（lǜ）模（mó）型、Coffin-Manson模型（xíng）等（děng）。逆冪律模型（xíng）描述了諸如（rú）電壓或壓力應力與產品壽命之間的關係（xì）。Coffin-Manson模型給出了溫度循環應（yīng）力與（yǔ）產品壽命之間的關係。

統計加速模型是基於（yú）統計分析方法給出（chū）的（de），常用於分析難以用物理化學方（fāng）法解釋的數據。統計加速模型又可以分為參數模型和非參（cān）數模型。參數模型中參數（shù）的個數及其特性都是確定的，而非（fēi）參（cān）數模型中參數的個（gè）數及其特性是（shì）靈活的，並不需要預先確定。參數模（mó）型需要預先確定產品的壽命分布形式，而非參數模型（xíng）是一種（zhǒng）無分布假設的模型（xíng），更加受（shòu）到研（yán）究人員的青睞。