电子元器件加速寿命试验技术探讨

崔立欣

摘要：本文从电子元器件加速寿命实验的基本理论与常见的实验方式入手，并对常用的加速模型展开了比较，且与具体实例中进行的电子元器件加速寿命实验相结合，探究电子产品加速寿命实验中的技术性要点。

关键词：电子元器件;加速寿命试验;加速因子

中图分类号：TN606文献标识码：A文章编号：1672-9129（2020）13-0180-01

1加速寿命试验概述

电子产品加速寿命实验是在保障不转变电子元器件失效机制的基础上，经过改变实验因素（比如加大应力，升高温度、速度与电压等）使实验对象快速失效，就可以在较短时长中获取重要讯息，进而测评其在一般环境下的有效性或使用信息。

2加速寿命试验类型与选择

加速寿命实验由于给予的应力不一样，划分为恒定应力、步进应力与递进应力加速寿命实验。在以上三种不同种类的加速寿命实验中，使用次数最多的是恒定应力加速寿命实验，这种实验方式与理论基础较为成熟，也被IEC标准采纳。在多次的具体实验中已经能够获得正确的验证，弊端是实验过程较长。

3加速寿命实验技术探究

3.1加速应力类型。加速寿命实验一般所说的应力为机械应力（比如压力、震动、冲撞等）、热应力（即温度）、电应力（例如电压、功率等）。当遭遇各种失效机制的情形下，就需要选取对电子元器件失效机制发挥的作用最显著的应力当做加速应力。

3.2加速寿命实验对象的选取。电子产品在使用期内的影响条件一般有温度、湿度、腐蚀等。电子元器件在遭受高低温转化的作用后较易造成金属氧化、金属覆盖材质腐蚀等现象出现，进而造成接触电阻变大，产品失效。在电子元器件可靠性试验中，借助可靠性预估、故障机制探析与环境因素多种实验，寻找出电子元器件的弊端部分，所以把难点确定在个别产品中，有效地进行加速寿命实验。

3.3加速因子计算。加速环境试验的加速水平通常用加速因子来表示。加速因子的含义是指设备在正常工作应力下的寿命与在加速环境下的寿命之比，通俗来讲就是指一小时试验相当于正常使用的时间。加速因子的计算也是基于一定的物理模型，常见的物理模型有：

（1）阿伦尼斯模型（Arrhenius）

该模型常用于恒温应力，基于绝对温度对失效机理的影响。一般情況下，电子零件完全适用阿伦尼斯模型，原因是成品类的失效模式是由大部分电子零件所构成。因此，阿伦尼斯模型广泛用于电子与通讯行业。其模型表达式为：

L为量化寿命测量，如平均寿命、特征寿命、中值寿命或寿命等。V——应力水平，对于阿伦尼斯模型V是绝对温度，B为-Ea/k，Ea为活化能，k为玻尔兹曼常数，k = 8.617E-5。阿伦尼斯模型温度加速因子可表示为：

（2）佩克模型（Peck）

该模型用于湿度加速，湿度的加速模型有很多种，例如peck、Lawson、Klinger等，其中Peck模型应用最为广泛。该模型通常与阿伦尼斯模型一起使用。

湿度加速因子：

（3）逆幂率模型（Inverse Power Law）

当加速因子是单一的非热应力（例如电应力、机械应力、化学应力（腐蚀）、及其他）时通常使用的加速寿命测试模型。电应力（如电压、电流、功率或压力应力）作为单一加速应力，适用于金属和非金属材料，轴承和电子装备等。其模型表达式为：

逆幂律加速因子：

（4）实例计算

例题：某一种电子器件在40℃、60%RH下使用，计划在85℃、85%RH下做加速寿命试验，计算该加速试验的加速因子。解析：本试验涉及温度和湿度两种应力，因此，分别计算各应力的加速因子，然后相乘得到整个加速试验的加速因子。

其中，Ea为激活能（eV），k为玻尔兹曼常数且k=8.6×10-5eV/K，T为绝对温度、RH为相对湿度（单位%），一般情况下n取为2。

根据产品的特性，取Ea为0.67eV，正常使用条件为40℃、60%RH，把上述数据带入计算，求AF=45，即在85℃、85%RH下做1小时试验相当于正常使用条件下的寿命约45小时。

还需要说明的一点是，加速因子的计算公式都是建立在特定的模型基础上的，而模型的建立往往會包含一些假设，并且会忽略或简化次要的影响因素，因此计算的结果也仅仅具有指导和参考意义，不能死板地认为只要试验足够时间就一定能确保产品的寿命。

4结语

电子元器件领域发展较快，加速寿命实验方式早已变为保障电子产品可靠性的有效方式，发挥着尤为重要的作用。伴随产品的不断更新换代，加速寿命实验也提升了实践效率，减少了应用时长，节省了实验时间成本。加速寿命实验技术方面也是可靠性实验技术行业中备受关注的方面，伴随实验的持续深入，将会拥有更大的研究价值。

参考文献：

[1]龚庆祥.型号可靠性工程手册[M].北京：国防工业出版社，2007.

[2]罗雯，魏建中，阳辉，等.电子元器件可靠性试验工程[M].北京：电子工业出版社，2004.

[3]刘明治.可靠性试验[M].北京：电子工业出版社，2004.