一(yi)、高加速試驗的基本概述

高加(jia)速試(shi)驗是指在保證不改變產品失效機理的前提下，通過強化試驗條件，使受試產品加速失效，以便在較短時間內獲得必要信息，來評估產品在正常條件下的可靠性或壽命指標。通過加速試(shi)驗，可迅速查明產品的失效原因，快速評定產品的可靠性指標。

二、高(gao)加速試驗的目的與特點

進行高加速試驗的(de)目的(de)可概括如下：

高(gao)加(jia)(jia)速(su)試驗(yan)是一(yi)種在給定的(de)(de)(de)試驗(yan)時間內獲得比(bi)在正常(chang)條件下（可能獲得的(de)(de)(de)信(xin)息）更多(duo)的(de)(de)(de)信(xin)息的(de)(de)(de)方法。它(ta)是通過采(cai)用比(bi)設(she)備在正常(chang)使(shi)用中所經受的(de)(de)(de)環境更為嚴酷的(de)(de)(de)試驗(yan)環境來實(shi)現這一(yi)點的(de)(de)(de)。由于使(shi)用更高(gao)的(de)(de)(de)應力，在進行加(jia)(jia)速(su)試驗(yan)時必須注意不能引(yin)入在正常(chang)使(shi)用中不會(hui)發(fa)生的(de)(de)(de)故障(zhang)模式。在加(jia)(jia)速(su)試驗(yan)中要單獨或者綜(zong)合使(shi)用加(jia)(jia)速(su)因子，主要包括：

更(geng)高(gao)頻率的功率循環；更(geng)高(gao)的振動水平；高(gao)濕度；更(geng)嚴酷的溫度循環；更(geng)高(gao)的溫度。

三、高加速試驗分(fen)類

高(gao)加(jia)速試驗主要分(fen)為兩類，每(mei)一(yi)類都有明(ming)確的目的：

（1）加速壽命試驗--估計(ji)壽命；

（2）加速應力試驗(yan)--確(que)定（或證實）和糾正(zheng)薄弱環節。

這兩類加速試驗(yan)(yan)之間的(de)區別(bie)盡管細微，但卻很重要(yao)，它們的(de)區別(bie)主要(yao)表現(xian)在下述幾個方面：作(zuo)為試驗(yan)(yan)的(de)基礎的(de)基本假設(she)、構(gou)建試驗(yan)(yan)時所(suo)用的(de)模型、所(suo)用的(de)試驗(yan)(yan)設(she)備和場所(suo)、試驗(yan)(yan)的(de)實施方法、分析和解釋試驗(yan)(yan)數據的(de)方法。

表1 對這兩類主要(yao)的(de)加速試驗進行(xing)了比較。

四、高加(jia)速試驗的(de)產品層(ceng)次

要明確(que)進行加(jia)速(su)試(shi)驗的(de)(de)產品(pin)層次（級別(bie)）是設備(bei)級還(huan)是零部件級，這(zhe)一點很重要。某些加(jia)速(su)方(fang)法只適用于(yu)零件級的(de)(de)試(shi)驗，而有的(de)(de)方(fang)法只能用于(yu)較(jiao)高(gao)級別(bie)的(de)(de)總(zong)成（設備(bei)），只有少數方(fang)法同時(shi)(shi)適用于(yu)零件級和總(zong)成（設備(bei)）級。對零件級非常合適的(de)(de)基(ji)本假設和建模方(fang)法在對較(jiao)高(gao)級別(bie)的(de)(de)設備(bei)進行試(shi)驗時(shi)(shi)可(ke)能完全(quan)不成立，反之亦然。

表(biao)2 列出了(le)在(zai)兩(liang)個主(zhu)要(yao)的級別（設備級和零部(bu)件級）上進行試(shi)驗的信(xin)息。

五、先進的(de)高加速試驗

過去，大多數加(jia)速試驗都是(shi)使用(yong)單一應力和在(zai)(zai)定(ding)應力譜(pu)(pu)進行的。包(bao)括周期固定(ding)的周期性應力（如溫(wen)度(du)在(zai)(zai)規定(ding)的上(shang)下限之間(jian)循環，溫(wen)度(du)的上(shang)限和下限以(yi)及溫(wen)度(du)的變(bian)化(hua)率(lv)是(shi)恒(heng)(heng)定(ding)的）。但是(shi)，在(zai)(zai)加(jia)速試驗中，應力譜(pu)(pu)不(bu)必(bi)是(shi)恒(heng)(heng)定(ding)的，也可以(yi)使用(yong)多種應力的組(zu)(zu)合。常見的非恒(heng)(heng)定(ding)應力譜(pu)(pu)和組(zu)(zu)合應力包(bao)括：

步進應力試(shi)驗；漸進應力試(shi)驗； 高(gao)(gao)加(jia)速壽命(ming)試(shi)驗（HALT）（設(she)(she)備級(ji)）；高(gao)(gao)加(jia)速應力篩選（HASS）（設(she)(she)備級(ji)）；高(gao)(gao)加(jia)速溫度和(he)濕度應力試(shi)驗（HAST）（零件(jian)級(ji)）。

高(gao)加速(su)試(shi)(shi)驗系統(tong)性地使用(yong)(yong)大(da)大(da)超(chao)過產(chan)品使用(yong)(yong)中預(yu)期(qi)水平的(de)(de)環境激勵，因此需要(yao)詳(xiang)細理解試(shi)(shi)驗結果。高(gao)加速(su)試(shi)(shi)驗用(yong)(yong)于確認相(xiang)關(guan)故(gu)障，并用(yong)(yong)來確保(bao)產(chan)品對高(gao)于所要(yao)求的(de)(de)強度有(you)足夠的(de)(de)裕(yu)度以便能經受正(zheng)常的(de)(de)使用(yong)(yong)環境。高(gao)加速(su)試(shi)(shi)驗的(de)(de)目的(de)(de)是大(da)大(da)減少暴(bao)露缺陷所需要(yao)的(de)(de)時間。該方(fang)法(fa)可用(yong)(yong)于研制試(shi)(shi)驗，也可用(yong)(yong)于篩選。

HALT（高加(jia)速壽(shou)命試驗）是一個研制(zhi)工具，而HASS（高加(jia)速應(ying)力篩選(xuan)）是一個篩選(xuan)工具。它們常常互相聯合使用(yong)。這是兩種相對較新(xin)的方法，與(yu)(yu)傳統的加(jia)速試驗方法不同。HAL與(yu)(yu)THASS的具體目標(biao)是改進(jin)產(chan)品(pin)設計，將制(zhi)造偏差(cha)和環境(jing)效應(ying)對產(chan)品(pin)性能(neng)和可靠性的影(ying)響減至最小。通(tong)常定量的壽(shou)命或可靠性預計與(yu)(yu)高加(jia)速試驗沒有聯系。

步(bu)進應(ying)(ying)力(li)(li)譜試驗(yan)(yan)(yan)(yan)。使(shi)(shi)用(yong)(yong)步(bu)進應(ying)(ying)力(li)(li)譜，試驗(yan)(yan)(yan)(yan)樣本(ben)首先按事(shi)先規定(ding)的(de)時(shi)(shi)間以某個給定(ding)的(de)應(ying)(ying)力(li)(li)水(shui)平(ping)試驗(yan)(yan)(yan)(yan)一(yi)段，然后(hou)在高一(yi)點的(de)應(ying)(ying)力(li)(li)水(shui)平(ping)下(xia)再(zai)試驗(yan)(yan)(yan)(yan)一(yi)段時(shi)(shi)間。不(bu)斷增加應(ying)(ying)力(li)(li)水(shui)平(ping)繼續上面的(de)過程，直到(dao)某個試驗(yan)(yan)(yan)(yan)樣本(ben)失(shi)效，或(huo)者(zhe)試驗(yan)(yan)(yan)(yan)進行到(dao)最(zui)大應(ying)(ying)力(li)(li)水(shui)平(ping)時(shi)(shi)終止。這(zhe)種方(fang)法能更快速地使(shi)(shi)產品(pin)(pin)失(shi)效以便(bian)分析(xi)。但(dan)是(shi)，用(yong)(yong)這(zhe)種方(fang)法很難正(zheng)確建立加速模(mo)型，因此很難定(ding)量(liang)地預計產品(pin)(pin)在正(zheng)常(chang)使(shi)(shi)用(yong)(yong)條件下(xia)的(de)壽命。

每一步(bu)中(zhong)(zhong)應(ying)(ying)(ying)(ying)該增加(jia)的(de)(de)應(ying)(ying)(ying)(ying)力(li)量值與(yu)許(xu)多變量有(you)關。但(dan)(dan)是(shi)(shi)，允許(xu)在設(she)計中(zhong)(zhong)進(jin)(jin)行這樣的(de)(de)試(shi)(shi)驗(yan)的(de)(de)一個(ge)普遍的(de)(de)法則是(shi)(shi)：假設(she)產品(pin)(pin)沒有(you)缺(que)陷(xian)，如果最終能以適當的(de)(de)裕量超出(chu)預期的(de)(de)使用環(huan)境中(zhong)(zhong)的(de)(de)應(ying)(ying)(ying)(ying)力(li)，就能保證(zheng)總體(ti)中(zhong)(zhong)的(de)(de)每一個(ge)體(ti)都能經受住使用環(huan)境和篩選環(huan)境。（從而提高產品(pin)(pin)的(de)(de)壽(shou)命(ming)或(huo)可靠性）漸(jian)進(jin)(jin)應(ying)(ying)(ying)(ying)力(li)譜(pu)試(shi)(shi)驗(yan)。漸(jian)進(jin)(jin)應(ying)(ying)(ying)(ying)力(li)譜(pu)或(huo)者"梯度試(shi)(shi)驗(yan)"是(shi)(shi)另(ling)一種常見的(de)(de)方法，試(shi)(shi)驗(yan)中(zhong)(zhong)應(ying)(ying)(ying)(ying)力(li)水平隨時間持(chi)續增加(jia)。其優點和缺(que)點與(yu)步(bu)進(jin)(jin)試(shi)(shi)驗(yan)相同，但(dan)(dan)有(you)另(ling)外一個(ge)困難，就是(shi)(shi)很難精確(que)地控(kong)制(zhi)應(ying)(ying)(ying)(ying)力(li)增加(jia)的(de)(de)速率。

HALT（高加速(su)壽命試驗）。HALT一(yi)詞(ci)是Gregg K. Hobbs 于(yu)1988年提(ti)出(chu)的(de)(de)。HALT有時指應力增益壽命試驗（STRIFE），是一(yi)種(zhong)研(yan)制試驗，是步進應力試驗的(de)(de)一(yi)種(zhong)強(qiang)化形式。它一(yi)般(ban)用來(lai)確(que)認設(she)計(ji)的(de)(de)薄弱環節和制造過程中存在的(de)(de)問題，以及用來(lai)增加設(she)計(ji)強(qiang)度的(de)(de)富裕量(liang)，而不用來(lai)進行產品壽命或可(ke)靠性(xing)的(de)(de)定量(liang)預計(ji)。

HASS（高加(jia)速應力(li)篩(shai)選）試驗。HASS是(shi)加(jia)速環境應力(li)篩(shai)選的(de)一種(zhong)形式。它代表了產品所經(jing)歷的(de)最嚴酷的(de)環境，但通常(chang)持續很有限(xian)的(de)一段(duan)時間(jian)。HASS是(shi)為達到(dao)"技術(shu)的(de)根本極(ji)(ji)限(xian)"而設計的(de)。此時應力(li)的(de)微(wei)小增(zeng)加(jia)就會導致失(shi)效數的(de)大量增(zeng)加(jia)。這(zhe)種(zhong)根本極(ji)(ji)限(xian)的(de)一個例子是(shi)塑料的(de)軟化點。

HAST（高加(jia)速(su)(su)溫度(du)和濕(shi)(shi)度(du)應力試(shi)(shi)(shi)(shi)驗(yan)）。隨著近來(lai)電(dian)(dian)子(zi)技(ji)術(shu)的(de)(de)(de)(de)高速(su)(su)發展，幾年前剛剛出現的(de)(de)(de)(de)的(de)(de)(de)(de)加(jia)速(su)(su)試(shi)(shi)(shi)(shi)驗(yan)可能(neng)(neng)不(bu)再適(shi)應當今的(de)(de)(de)(de)技(ji)術(shu)了，尤其是(shi)那些專門針對(dui)微(wei)電(dian)(dian)子(zi)產(chan)(chan)品(pin)的(de)(de)(de)(de)加(jia)速(su)(su)試(shi)(shi)(shi)(shi)驗(yan)。例如，由于塑料集成電(dian)(dian)路包的(de)(de)(de)(de)發展，現在(zai)(zai)用(yong)傳統的(de)(de)(de)(de)、普遍(bian)被接受的(de)(de)(de)(de)85℃/85%RH的(de)(de)(de)(de)溫度(du)/濕(shi)(shi)度(du)試(shi)(shi)(shi)(shi)驗(yan)需要花上千小時才能(neng)(neng)檢測出新式集成電(dian)(dian)路的(de)(de)(de)(de)失(shi)效。在(zai)(zai)大多數情況(kuang)下，試(shi)(shi)(shi)(shi)驗(yan)樣(yang)本在(zai)(zai)整個試(shi)(shi)(shi)(shi)驗(yan)中不(bu)發生任何失(shi)效。不(bu)發生失(shi)效的(de)(de)(de)(de)試(shi)(shi)(shi)(shi)驗(yan)是(shi)說明不(bu)了什么問題的(de)(de)(de)(de)。而產(chan)(chan)品(pin)在(zai)(zai)使用(yong)中必定會偶爾失(shi)效。因此(ci)，需要進一步改進加(jia)速(su)(su)試(shi)(shi)(shi)(shi)驗(yan)。HSAT就是(shi)為(wei)代(dai)替老(lao)的(de)(de)(de)(de)溫度(du)/濕(shi)(shi)度(du)試(shi)(shi)(shi)(shi)驗(yan)而開發的(de)(de)(de)(de)方法。

六. 高加速壽命試(shi)驗常(chang)用模型

加(jia)速(su)模(mo)型(xing)按其提出時(shi)基于的(de)方法可以分為3類(lei)：物理加(jia)速(su)模(mo)型(xing)、經驗(yan)加(jia)速(su)模(mo)型(xing)和統計加(jia)速(su)模(mo)型(xing)。

物(wu)理(li)加速模(mo)型(xing)是基于(yu)對產(chan)品失效過程的(de)物(wu)理(li)化學解釋而提(ti)出(chu)的(de)。一種典型(xing)的(de)物(wu)理(li)加速模(mo)型(xing)是阿倫尼斯(si)（Arrhenius）模(mo)型(xing)，該模(mo)型(xing)描(miao)述(shu)了(le)產(chan)品壽命和(he)溫(wen)度應(ying)力之(zhi)間(jian)的(de)關系。另一種典型(xing)的(de)物(wu)理(li)加速模(mo)型(xing)是艾林(lin)（Eyring）模(mo)型(xing)，它是基于(yu)量子(zi)力學理(li)論提(ti)出(chu)的(de)。該模(mo)型(xing)也描(miao)述(shu)了(le)產(chan)品壽命和(he)溫(wen)度應(ying)力之(zhi)間(jian)的(de)關系。Glasstene等擴展了(le)艾林(lin)模(mo)型(xing)，給出(chu)了(le)描(miao)述(shu)產(chan)品壽命和(he)溫(wen)度應(ying)力、電(dian)壓應(ying)力的(de)關系。

經驗加(jia)速模(mo)型(xing)(xing)(xing)(xing)是基于工程師對產品(pin)性能長期觀察的總結而(er)提出(chu)的，典型(xing)(xing)(xing)(xing)的經驗加(jia)速模(mo)型(xing)(xing)(xing)(xing)如逆(ni)冪律模(mo)型(xing)(xing)(xing)(xing)、Coffin-Manson模(mo)型(xing)(xing)(xing)(xing)等(deng)。逆(ni)冪律模(mo)型(xing)(xing)(xing)(xing)描述了諸如電壓或壓力應(ying)力與產品(pin)壽(shou)命之間(jian)的關系。Coffin-Manson模(mo)型(xing)(xing)(xing)(xing)給出(chu)了溫(wen)度循環應(ying)力與產品(pin)壽(shou)命之間(jian)的關系。

統計(ji)加速模(mo)型(xing)(xing)(xing)是(shi)(shi)基于統計(ji)分(fen)析方法給出(chu)的(de)(de)，常(chang)用(yong)于分(fen)析難以用(yong)物(wu)理化學方法解釋的(de)(de)數(shu)(shu)(shu)據(ju)。統計(ji)加速模(mo)型(xing)(xing)(xing)又可(ke)以分(fen)為參(can)(can)(can)(can)數(shu)(shu)(shu)模(mo)型(xing)(xing)(xing)和非參(can)(can)(can)(can)數(shu)(shu)(shu)模(mo)型(xing)(xing)(xing)。參(can)(can)(can)(can)數(shu)(shu)(shu)模(mo)型(xing)(xing)(xing)中(zhong)參(can)(can)(can)(can)數(shu)(shu)(shu)的(de)(de)個(ge)數(shu)(shu)(shu)及其特性(xing)都是(shi)(shi)確(que)定的(de)(de)，而非參(can)(can)(can)(can)數(shu)(shu)(shu)模(mo)型(xing)(xing)(xing)中(zhong)參(can)(can)(can)(can)數(shu)(shu)(shu)的(de)(de)個(ge)數(shu)(shu)(shu)及其特性(xing)是(shi)(shi)靈活的(de)(de)，并不需(xu)(xu)要預(yu)先確(que)定。參(can)(can)(can)(can)數(shu)(shu)(shu)模(mo)型(xing)(xing)(xing)需(xu)(xu)要預(yu)先確(que)定產品的(de)(de)壽命分(fen)布(bu)形式(shi)，而非參(can)(can)(can)(can)數(shu)(shu)(shu)模(mo)型(xing)(xing)(xing)是(shi)(shi)一種(zhong)無分(fen)布(bu)假設的(de)(de)模(mo)型(xing)(xing)(xing)，更加受到(dao)研究人員的(de)(de)青(qing)睞。