加速寿命测试时间的推算





关键词：
阿伦尼斯分布(Arrhenius Model) 加速因子AF(Accelerated Factor)
MTBF(Mean Time To Failure) 激活能Ea

引言
某种产品，客户要求在90%的信心度下其MTBF为20000H,其单价较贵，只能提供1Pcs的产品作测试以判定其可靠性是否符合要求
则1Pcs产品，在常温下的测试时间为20000H
此时，一般采取加速试验(高温高湿)。目前有两种加速测试方案：110c/85%和85c/85%
问：两种方案各需多长测试时间可判定产品的可靠性符合要求？
为此举例如下：

讨论主题
例：在高温高湿加速试验中，根据加速模型(Arrhenius Model), 得知加速因子的表达式为：
AF=exp {(Ea/k)* + (RHu^n-RHs^n)}
其中Ea为启动能(eV),k为玻尔孳曼常数且k=8.6*10E-5eV/K. T为绝对温度.RH为相对湿度(单位%).下标u指常态.下标s指加速状态(如Rhu^n指常态下相对湿度的n次方)，一般情况下n取2.

举例

Ea根据材料的不同，有不同的取值，对于光通讯产品，在GR-1221中，Ea=0.8eV(Damp Heat的参考值)，
1.则在110℃85%RH下作测试1h,相当于在25’c75%RH的加速倍数为：
AF=exp{(0.8*10^5/8.6) + (0.75^2-0.85^2)} =869
若允许1次失效，则在90%的置信度下，需要测试的时间为Ttest=AMTBF(A=0.5CHIINV(1-0.9,2*2)=3.89)

所以要求在25℃75%RH下的测试时间为3.89*20000=77800H;
换算后，在110℃85%RH下的测试时间为：77800/869=90
以上结果说明将此1Pcs产品在110℃85%RH下进行90小时的测试，当失效次数小于或等于一次，则产品满足可靠性要求

那么在85℃85%RH下作测试1h,相当于在25’c75%RH的加速倍数为：
AF=exp{(0.810^5/8.6) + (0.75^2-0.85^2)} =159
若允许1次失效，则在90%的置信度下，需要测试的时间为Ttest=AMTBF(A=0.5CHIINV(1-0.9,2*2)=3.89)

所以要求在25℃75%RH下的测试时间为3.89*20000=77800H;换算后，在85℃85%RH下的测试时间为：77800/159=490,以上结果说明将1Pcs产品在85℃85%RH下进行490小时的测试，当失效次数小于或等于一次，则产品满足可靠性要求


结论
综上所述，在110℃/85%的加速条件下，产品的测试时间只需90小时,而在85℃/85%的加速条件下，产品的测试时间需要490小时,则说明在同样的失效机理下，产品作110℃/85%(90小时)大概相当于85℃/85%(490小时)，前者的老化速度是后者的5倍


讨论
需要注意的是：
1.Ea的取值(Ea=0.8eV), 是GR-1221中的推荐值
2.这种换算的前提是产品在两中老化模式中的失效机理相同.
3.这种换算的基本假设是产品在高应力条件下与在常温时表现的特性是一致的。
4.一般情况下，我们会考虑它们老化机理的不同，而分别对产品采用不同的测试方案。

注意
文中提到的110℃/85%的加速条件在IEC 68-2-66 試驗方法 Cx：稳态湿热(不饱和加压蒸气)中有提到，以作参考
文中提到的85℃/85%的加速条件在GR-1221中有提到，以作参考

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