加速寿命试验

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1、加速壽命試驗References：Kececioglu,D.andJacks,J.Q.,“TheArrhenius,Eyring,inversepowerlawandCombinationmodelsinacceleratedtesting”,ReliabilityEngineering,(1983)Parker,T.P.andWebb,C.W.,“AStudyofFailureIdentifiedDuringBoardLevelEnvironmentalStressTesting,”IEEETransactionon

2、Components,HybridsandManufacturingTechnology,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」。加速壽命試驗下的失效模式，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。而且最重要的是如何掌握其加速因子（AcceleratedFactor）。假使相同產品，做二種不同應

3、力（加速）條件的試驗，其結果可得二個不同的特徵壽命η1（設為低應力試驗條件）及η2（設高應力試驗條件），則η1∕η2即為加速因子（高、低應力間相對的加速程度）。在相同產品老化程度下，兩種試驗的時間顯然不同，由圖中所得t1∕t2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為ηn及Tn；加速壽命狀態之壽命及溫度分別為ηa及Ta，則依Arrhenius模式成立之加速因子(Aη)公式如下所示:若溫度（外加應力）是產品唯一的加速因素，則採可採用Arrhenius模式。反乘法則模式（InversePowerLawModel

4、）及EyringModel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模式。複合模式（CombinationModel）則可適用於電子產品之加速壽命試驗；此外，亦可如MartinMarietta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命試驗模式。（1）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。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、大小及施加方式等方面均須有適當考量選擇。應力水準保持固定之壽命試

5、驗稱為定應力壽命試驗（ConstantStressAcceleratedTest；CSAT。（Arrhenius）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，且失效時間符合指數分佈，則可採用Arrhenius模式作為加速壽命試驗之分析模式。在Arrhenius模式中，反應速度常數Kr與溫度T（以絕對溫度0K表示）間之關係為式中K為Boltzmann常數，E為活化能，Λ為比例常數。將上式代入可建立壽命η與溫度T的關係簡化成Eyring加速壽命試驗模式將（2-13）式代入，並令f（ηF）∕Λ＝C＝常數，可得壽命與

6、應力的關係及加速因子（Aη）分別為振動效應加速壽命試驗模式此模式係由CurtisTinling與Abstein利用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效應，其與產品壽命之關係為其中(2)時間加速壽命試驗(TimeAcceleratedTest)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，屬於狹義的加速壽命試驗。此法適用於諸如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造成失效主要原因之機械。(3)研判加速壽命試驗(ArbitrationAccele

7、ratedTest)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，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間的一種加速壽命試驗。