一、加速壽命試驗概述

　　加速壽命試驗，是指在進行合理工程及統計假設的基礎上，利用與物理失效規律相關的統計模型對在超出正常應力水平的加速環境下獲得的可靠性信息進行轉換，得到試件在額定應力水平下可靠性特征的可復現的數值估計的一種試驗方法。加速壽命試驗采用加速應力進行試件的壽命試驗，從而縮短了試驗時間，提高了試驗效率，降低了試驗成本，其研究使高可靠長壽命產品的可靠性評定成為可能。按照試驗應力的加載方式，加速壽命試驗通常分為恒定應力試驗、步進應力試驗和序進應力試驗。

　　進行加速壽命試驗必須確定一系列的參數，包括（但不限于）： 試驗持續時間、樣本數量、試驗目的、要求的置信度、需求的精度、費用、加速因子、外場環境、試驗環境、加速因子計算、威布爾分布斜率或β參數（β 《 1表示早期故障，β 》 1 表示耗損故障） 。用加速壽命試驗方法確定產品壽命，關鍵是確定加速因子，而有時這是最困難的。

　　二、加速壽命試驗類型

　　1、恒定應力試驗（Constant-Stress Testing： CST）

　　其特點是對產品施加的“負荷”的水平保持不變，其水平高于產品在正常條件下所接受的“負荷”的水平。試驗是將產品分成若干個組后同時進行，每一組可相應的有不同的“負荷”水平，直到各組產品都有一定數量的產品失效時為止。恒定應力試驗的應力加載時間歷程見圖中的（a），優點是模型成熟、試驗簡單、易成功，缺點是試驗所需試樣多，試驗時間較長。這種試驗應用最廣。

　　2、步進應力試驗（Step-Up-Stress Testing： SUST）

　　此試驗對產品所施加的“負荷”是在不同的時間段施加不同水平的“負荷”，其水平是階梯上升的。在每一時間段上的“負荷”水平，都高于正常條件下的“負荷”水平。因此，在每一時間段上都會有某些產品失效，未失效的產品則繼續承受下一個時間段上更高一級水平下的試驗，如此繼續下去，直到在最高應力水平下也檢測到足夠失效數（或者達到一定的試驗時間）時為止。步進應力試驗的應力加載時間歷程見圖 中的（b），優點是試驗所需試樣較少，加速效率相對較高，缺點是試驗數據統計分析難度大。

　　3、序進應力加速壽命試驗（Progressive Stress Testing： PST）

　　序進應力試驗方法與步進應力試驗基本相似，區別在于序進應力試驗加載的應力水平隨時間連續上升。圖 中的（c）表示了序進應力加載最簡單的情形，即試驗應力隨時間呈直線上升的加載歷程。序加試驗的特點是應力變化快，失效也快，因此序加試驗需要專用設備跟蹤和記錄產品失效。這種試驗方法優點是效率最高，缺點是需要專門的裝置產生符合要求的加速應力，相關研究和應用較少。

　　三、進行試驗的條件

　　若加速壽命與實用壽命的失效模式相同，即可運用加速壽命試驗。但實際上，有時失效模式相同，失效機構（Mechanism）卻不同，或即使失效機構亦相同，但失效判定條件或使用條件變動的話，加速性就變化。在長期的研發改進過程中，產品的設計或制造方法都可能發生變化，顧客的使用條件方可能發生變化;或是以規定的技術方法所生產的產品，也因存在無法控制的因素影響，造成失效機構的改變，這些都可能造成無法利用加速壽命試驗。

　　四、壽命試驗常見的物理模型

　　1、失效率模型

　　失效率模型是將失效率曲線劃分為早期失效、隨機失效和磨損失效三個階段，并將每個階段的產品失效機理與其失效率相聯系起來，形成浴盆曲線。該模型的主要應用表現為通過環境應力篩選試驗，剔除早期失效的產品，提高出廠產品的可靠性。

　　失效率模型圖示：

　　2、應力與強度模型

　　該模型研究實際環境應力與產品所能承受的強度的關系。

　　應力與強度均為隨機變量，因此，產品的失效與否將決定于應力分布和強度分布。隨著時間的推移，產品的強度分布將逐漸發生變化，如果應力分布與強度分布一旦發生了干預，產品就會出現失效。因此，研究應力與強度模型對了解產品的環境適應能力是很重要的。

　　3、最弱鏈條模型

　　最弱鏈條模型是基于元器件的失效是發生在構成元器件的諸因素中最薄弱的部位這一事實而提出來的。

　　該模型對于研究電子產品在高溫下發生的失效最為有效，因為這類失效正是由于元器件內部潛在的微觀缺陷和污染，在經過制造和使用后而逐漸顯露出來的。暴露最顯著、最迅速的地方，就是最薄弱的地方，也是最先失效的地方。

　　4、反應速度模型

　　該模型認為元器件的失效是由于微觀的分子與原子結構發生了物理或化學的變化而引起的，從而導致在產品特性參數上的退化，當這種退化超過了某一界限，就發生失效，主要模型有Arrhenius模型和Eyring模型等。