基本介紹
- 中文名：加速貯存試驗
- 外文名：Accelerated storage test
- 試驗目的：電子整機在給定條件下的失效率
- 試驗基礎：已通過環境功能試驗及耐久性試驗
- 加速試驗方法：主要為基於模型的試驗方法
- 試驗模型種類：物理模型和統計模型
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背景介紹
隨著科學技術的進步，產品對可靠性的要求越來越高，產品的壽命也越來越長，對於高可靠性、長壽命的電子產品，要快速地評定產品實際貯存環境中的可靠性水平，就需要進行加速壽命試驗。在加速壽命試驗中，無論是加速試驗方案的制定還是試驗數據的統計分析，都需要依據加速模型。
目前加速試驗方法的主要研究方向為基於模型的試驗方法， 所用的模型包括物理模型和統計模型。常用的物理模型有應力失效模型（SN 曲線）、熱激發失效模型（Arrhenius 模型）、綜合失效模型（Arrhenius 模型和逆冪律模型的乘積）。統計模型對加速試驗的數據進行回歸建模， 在所得模型的基礎上進行可靠性量化估計。該方法的套用受到加速模型的限制， 只適用於元器件級及材料級產品。整機產品包含著多種元器件和材料， 導致其失效的因素或機理比較複雜， 如果任選一種加速應力去做試驗， 其結果難以反映實際情況。因此， 大大限制了整機產品的加速壽命試驗研究。
意義
針對長壽命高可靠產品的可靠性評估問題， 目前國內外已經在元器件、材料級產品的加速試驗方面取得了一些研究成果及套用信息。對於整機設備， 現階段比較通行的做法是先在研製過程中引入可靠性強化試驗（RET），來強化設計， 獲得高的固有可靠性， 利用高加速篩選（HASS） 剔除潛在缺陷， 獲得高的使用可靠性， 然後利用模擬技術按基於機率統計理論的GJB899A 規定的條件進行鑑定和驗收。然而， 隨著產品可靠性的提高， 如果按照傳統可靠性試驗來考核這些長壽命高可靠產品的可靠性， 通常會需要很多試驗樣本或者較長的試驗時間， 費用高， 效費比太低， 並且時間上也不允許。整機級設備加速可靠性試驗的需求日益明顯，對於設備的貯存可靠性尤其如此。以飛彈為例， 我國新型彈一般要求貯存壽命指標為8～10年， 有的甚至要求15年， 彈上電子設備的MTBF 則高達上萬小時。實際上， 對於大多數這類產品來說， 傳統可靠性試驗方法在工程上是難以實現的。為了縮短產品的研製周期， 減少研製費用， 基於加速環境的可靠性統計試驗是加速試驗亟待解決的一個問題。
目的
產品貯存過程中， 根據故障發生的原因， 貯存中發現的故障可能有工藝質量問題、設計質量問題， 偶然故障和耗損故障。
整機加速試驗不同於器件或材料的加速壽命試驗方法。器件或材料的加速壽命試驗的目的是獲得薄弱環節即耗損型故障的貯存壽命（Shelf Life）。而整機在進行加速試驗之前，已經通過了環境功能試驗及耐久性試驗， 採取糾正措施消除了屬於工藝質量和設計缺陷的問題； 並通過器件級加速試驗保證整機在其壽命期內不出現耗損性故障， 即薄弱環節的壽命足夠長。則在整機耗損型失效發生之前出現的主要就是偶然性故障。進行整機加速試驗的目的並不是確定整機薄弱環節老化失效對應的貯存壽命（Shelf Life）， 而是考核偶然故障與設備可靠性的關係， 在較短的時間內確定整機貯存可靠壽命。因此進行電子整機加速貯存試驗的目的是在加速試驗剖面下以較短的時間驗證電子整機在給定的貯存條件和保養方式下的失效率，進而確定飛彈貯存可靠性或可靠壽命。
電子產品加速貯存方法
國內從 80 年代開展加速貯存試驗技術研究，從最初的元器件、原材料級產品逐漸拓展至電子整機級產品。目前國內常用的電子產品加速貯存試驗方法可以歸結為兩大類。
基於薄弱環節的電子產品加速貯存試驗方法
該方法又稱為“轉化法”。對於電子整機產品，而且其失效模式和機理複雜，不唯一，要確立其加速應力下與正常使用應力下的壽命關係是困難的。根據短板原理，任何一種產品的壽命，都決定於該產品中的最短壽件，因此進行產品貯存失效機理分析，確定其薄弱環節，將整機產品的加速貯存壽命試驗轉化為薄弱環節的加速貯存壽命試驗。
基於加速壽命試驗的加速貯存試驗方法
加速壽命試驗的前提是確保產品失效機理不變，提高試驗應力水平，加速參試產品失效，在較短時間內獲得其壽命信息，通過加速模型外推得到產品實際使用應力下的壽命指標。基於此方法，則投入一定數量的電子產品，按照加速壽命試驗原理，採用恆定、步進或步退應力試驗實施方式開展試驗，根據產品的失效數據來評估貯存壽命。由於電子產品貯存狀態多為庫房貯存，因此加速試驗應力主要為溫度應力，加速模型多用Arrhenius 模型。隨著加速貯存試驗研究的逐漸深入，一些研究人員在恆定和步進試驗方法上引入了加速退化試驗方法，加速退化試驗不再以獲得失效數據為目的，而是監測產品的性能退化參數，此方法可以在一定程度上解決產品長期不失效，無法獲得失效數據的問題。
