加速寿命试验
其中
•( 2 ) 時間加速壽命試驗 ( Time Accelerated Test ) 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 ( Arbitration Accelerated Test ) 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。
(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
•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(Accelerated Factor )。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 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T n;加速壽命狀態之壽命及溫度分 別為 ηa 及 T a ,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(Inverse Power Law Model) 及 Eyring Model 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(Combination Model)則可適用 於電子產品之加速壽命試驗;此外,亦可 如 Martin Marietta 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。
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 Transaction on Components, Hybrids and Manufacturing Technology, Vol. 15, No. 6, pp. 1086-1092(1992).
(1)定應力加Байду номын сангаас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驗稱為定應力 壽命試驗( Constant Stress Accelerated Test;CSAT。
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 Curtis Tinling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