[發(fā)明專利]一種基于短期壽命試驗數(shù)據(jù)的快速壽命評價方法

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• 申請日: 2011-09-19
• 公開（公告）號: CN102426307A
• 公開（公告）日: 2012-04-25
• 發(fā)明（設計）人: 路國光;黃云;楊少華;雷志鋒;馮敬東
• 申請（專利權(quán)）人: 工業(yè)和信息化部電子第五研究所
• 主分類號: G01R31/00
• 分類號: G01R31/00;G01R31/26
• 代理公司: 廣州三環(huán)專利代理有限公司 44202
• 代理人: 何傳鋒;程躍華

技術(shù)領域

本發(fā)明涉及元器件的壽命評價方法，尤其涉及一種基于短期壽命試驗數(shù)據(jù)的快速壽命評價方法。

背景技術(shù)

現(xiàn)代科學技術(shù)的發(fā)展和工業(yè)水平的提高，加快了材料、元器件和工藝質(zhì)量以及可靠性的改進速度，使產(chǎn)品壽命越來越長。1973年以來，國外半導體器件的平均壽命每15個月翻一番，電子產(chǎn)品產(chǎn)生損耗的時間從上世紀50年代至80年代長期穩(wěn)定在5-10年之間，發(fā)展到當前固態(tài)電子產(chǎn)品的50年。我國近20年來研制的一些裝備用關(guān)鍵元器件的壽命也獲得了大幅提升，如空間用斯特林制冷機的使用壽命達到了10年，大功率半導體激光器的使用壽命超過了1×10⁹次脈沖，因此，如何快速評價這些高可靠長壽命產(chǎn)品的壽命是目前可靠性工程領域亟待解決的重要問題。

目前，國內(nèi)外對元器件的壽命評價常采用基于失效時間數(shù)據(jù)的評價方法，這種方法主要有兩種：一種是被廣泛采用的應力壽命試驗方法，另一種是目前應用較多的加速壽命試驗方法。

應力壽命試驗方法通常采用元器件實際應用條件下的應力水平做為壽命試驗的施加應力，因而獲得的失效時間數(shù)據(jù)比較真實。失效時間數(shù)據(jù)較充足時，利用這種方法評價得到的產(chǎn)品的壽命比較接近真實水平。

加速壽命試驗是在進行合理工程及統(tǒng)計假設的基礎上，利用與物理失效規(guī)律相關(guān)的統(tǒng)計模型對在超出正常應力水平的加速環(huán)境下獲得的可靠性信息進行轉(zhuǎn)換，得到試驗器件在額定應力水平下壽命估計值的一種方法。該方法通常采用3組或多組高應力水平下的壽命試驗統(tǒng)計值，確定選用加速模型如阿列尼烏斯模型、愛林模型、逆冪律模型等模型的參數(shù)，進而推算器件在實際應用條件下的壽命估計值。采用該種試驗方法，能夠在一定程度上降低壽命試驗時間。

對于目前常用的基于失效時間數(shù)據(jù)的壽命評價方法均存在一定的缺點。采用正常應力條件進行壽命試驗獲得壽命指標的方法存在的缺點是數(shù)據(jù)獲取所需的試驗時間長、費用高，對于高可靠長壽命產(chǎn)品難以承受。加速壽命試驗獲取壽命指標的方法存在的問題是，對于高可靠長壽命產(chǎn)品而言，短期加速壽命試驗仍有可能出現(xiàn)失效數(shù)很少或無失效的情況，這就需要通過增加試驗樣本數(shù)量或增加試驗時間來獲取充足的失效數(shù)據(jù)，對于價格昂貴的試驗樣品來說，試驗成本和試驗周期還是難以承受。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)壽命評價方法成本高、試驗周期長的缺點，本發(fā)明的目的是提供一種基于短期壽命試驗數(shù)據(jù)的快速壽命評價方法，實現(xiàn)了快速、經(jīng)濟地對長壽命器件的壽命評價。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案為：一種基于短期壽命試驗數(shù)據(jù)的快速壽命評價方法，它包括如下步驟：(1)選擇合適應力對器件進行壽命試驗獲得原始數(shù)據(jù)；(2)基于壽命試驗獲得的數(shù)據(jù)建立數(shù)學模型；(3)對壽命試驗數(shù)據(jù)進行線性回歸分析；(4)采用最小二乘法原理確定模型參數(shù)；(5)進行擬合優(yōu)度檢驗計算，判斷模型的有效性；(6)計算顯著性檢驗統(tǒng)計量，確定給定顯著性水平條件下，回歸方程是否有意義；(7)利用weibull分布函數(shù)以及建立的數(shù)學模型，對試驗器件的可靠性數(shù)量指標進行統(tǒng)計分析，獲得器件的壽命指標和壽命分布。

優(yōu)選地，在步驟(1)中，壽命試驗包括基于時間可轉(zhuǎn)換為線性退化的常規(guī)壽命試驗及加速壽命試驗。

優(yōu)選地，在步驟(2)中，通過確定試驗器件監(jiān)測參數(shù)與時間的退化關(guān)系曲線來建立數(shù)學模型。

優(yōu)選地，在步驟(3)中，線性回歸分析包括對數(shù)學模型及原始試驗數(shù)據(jù)進行線性變化，使監(jiān)測參數(shù)與時間服從線性關(guān)系：式中，為試驗數(shù)據(jù)統(tǒng)計量。

優(yōu)選地，在步驟(4)中，最小二乘法原理通過使試驗值與回歸方程估計值之間誤差平方和最小的方法確定模型參數(shù)，即