加速寿命试验课件.ppt

1、加速壽命試驗加速壽命試驗References：Kececioglu, D. and Jacks, J. Q., “The Arrhenius, Eyring, inverse power law and Combination models in accelerated testing”, Reliability Engineering,(1983)Parker, T. P. and Webb, C. W., “A Study of Failure Identified During Board Level Environmental Stress Testing,” IEEE Transac

2、tion on Components, Hybrids and Manufacturing Technology, Vol. 15, No. 6, pp. 1086-1092(1992).基本上，加速壽命試驗是在物理與時間上，加速基本上，加速壽命試驗是在物理與時間上，加速產品的劣化肇因，以較短的時間試驗，並據以推產品的劣化肇因，以較短的時間試驗，並據以推定產品在正常使用狀態的壽命或失效率。加速壽定產品在正常使用狀態的壽命或失效率。加速壽命試驗考慮的三個要素為環境應力、試驗命試驗考慮的三個要素為環境應力、試驗樣本數及試驗時間。樣本數及試驗時間。加速壽命試驗下的失效模式，必須與正常操作環加速壽命試

3、驗下的失效模式，必須與正常操作環境下之壽命試驗相同，其試驗結果才有意義。而境下之壽命試驗相同，其試驗結果才有意義。而且最重要的是如何掌握其加速因子（且最重要的是如何掌握其加速因子（Accelerated Accelerated FactorFactor）。假使相同產品，做二種不同應力（加）。假使相同產品，做二種不同應力（加速）條件的試驗，其結果可得二個不同的特徵壽速）條件的試驗，其結果可得二個不同的特徵壽命命11（設為低應力試驗條件）及（設為低應力試驗條件）及22（設高應力（設高應力試驗條件），試驗條件），則則12 12 即為加速因子（高、低即為加速因子（高、低應力間相對的加速程度）應力間相對

4、的加速程度）。在相同產品老化程度下，兩種試驗的時間顯然不同，由圖在相同產品老化程度下，兩種試驗的時間顯然不同，由圖中中 所得所得t1t2 t1t2 值即為加速因子。值即為加速因子。假設產品在正常操作狀態之壽命及溫度分假設產品在正常操作狀態之壽命及溫度分為為n n 及及T T n n；加速壽命狀態之壽命及溫度分；加速壽命狀態之壽命及溫度分別為別為a a 及及T T a a ，則依，則依Arrhenius Arrhenius 模式成立模式成立之加速因子之加速因子( (A A) )公式如下所示公式如下所示: :若溫度（外加應力）是產品唯一的加速因若溫度（外加應力）是產品唯一的加速因素，則採可採用素，

5、則採可採用Arrhenius Arrhenius 模式。模式。反乘法則模式（反乘法則模式（Inverse Power Law ModelInverse Power Law Model）及及EyringEyring Model Model適用於金屬和非金屬材料、適用於金屬和非金屬材料、電容、軸承、電子裝備等之加速壽命試驗電容、軸承、電子裝備等之加速壽命試驗模式。模式。複合模式（複合模式（Combination ModelCombination Model）則可適用）則可適用於電子產品之加速壽命試驗；此外，亦可於電子產品之加速壽命試驗；此外，亦可如如Martin Marietta Martin M

6、arietta 公司由其本身所累積公司由其本身所累積之經驗，建立某些零組件所適用的加速壽之經驗，建立某些零組件所適用的加速壽命試驗模式。命試驗模式。（1 1）定應力加速壽命試驗）定應力加速壽命試驗此法係加重工作應力或環境應力，短時間此法係加重工作應力或環境應力，短時間內造成強制劣化效果的加速壽命試驗方法，內造成強制劣化效果的加速壽命試驗方法，所施加之應力通常大小一定。所施加之應力通常大小一定。亦有隨時間變化的步進應力試驗法。加速亦有隨時間變化的步進應力試驗法。加速應力試驗在施加應力種類、大小及施加方應力試驗在施加應力種類、大小及施加方式等方面均須有適當考量選擇。式等方面均須有適當考量選擇。應力

7、水準保持固定之壽命試驗稱為定應力應力水準保持固定之壽命試驗稱為定應力壽命試驗（壽命試驗（Constant Stress Accelerated Constant Stress Accelerated TestTest；CSATCSAT。（ArrheniusArrhenius）加速壽命試驗模式）加速壽命試驗模式若加速壽命試驗所考慮的環境應力為溫度，且失效時間符若加速壽命試驗所考慮的環境應力為溫度，且失效時間符合指數分佈，則可採用合指數分佈，則可採用Arrhenius Arrhenius 模式作為加速壽命試驗模式作為加速壽命試驗之分析模式。在之分析模式。在ArrheniusArrhenius模式中

8、，反應速度常數模式中，反應速度常數Kr Kr 與溫與溫度度T T （以絕對溫度（以絕對溫度0K0K表示）間之關係為表示）間之關係為式中K為Boltzmann常數，E 為活化能，為比例常數。將上式代入 可建立壽命與溫度T 的關係簡化成EyringEyring加速壽命試驗模式加速壽命試驗模式將（將（2-132-13）式代入）式代入，並令，並令f f（FF）C C常數，可得壽命與應力的關係及加速因子常數，可得壽命與應力的關係及加速因子（AA）分別為）分別為振動效應加速壽命試驗模式振動效應加速壽命試驗模式此模式係由此模式係由Curtis TinlingCurtis Tinling與與AbsteinAb

9、stein利用利用反乘法則加速壽命試驗模式之理論基礎發反乘法則加速壽命試驗模式之理論基礎發展而來。本模式所考慮之環境應力為振動展而來。本模式所考慮之環境應力為振動效應，其與產品壽命之關係為效應，其與產品壽命之關係為其中( 2 ) ( 2 ) 時間加速壽命試驗時間加速壽命試驗 ( Time Accelerated ( Time Accelerated Test )Test )此法係增加產品操作之反覆次數或形成連此法係增加產品操作之反覆次數或形成連續動作，以造成加速效應的方法，屬於狹義的加續動作，以造成加速效應的方法，屬於狹義的加速壽命試驗。此法適用於諸如自動電話交換機選速壽命試驗。此法適用於諸如

10、自動電話交換機選擇開關等，其工作中以開機關機為必要動作且為擇開關等，其工作中以開機關機為必要動作且為造成失效主要原因之機械。造成失效主要原因之機械。( 3 ) ( 3 ) 研判加速壽命試驗研判加速壽命試驗 ( Arbitration ( Arbitration Accelerated Test )Accelerated Test )此法係應用劣化觀測及數據此法係應用劣化觀測及數據分析研判技巧，加速判定失效率或壽命狀況的方分析研判技巧，加速判定失效率或壽命狀況的方法。簡單的說，研判加速壽命試驗便是在產品之法。簡單的說，研判加速壽命試驗便是在產品之造價非常昂貴時，則可斟酌採用增加試驗時間，造價非常昂貴時，則可斟酌採用增加試驗時間，減少取樣的試驗方法；反之，產品產量多且造價減少取樣的試驗方法；反之，產品產量多且造價低廉，則可考慮增加樣本，並相對的減少試驗時低廉，則可考慮增加樣本，並相對的減少試驗時間的一種加速壽命試驗。間的一種加速壽命試驗。