高温应力加速因子计算与MTBF分析

"该资源是关于高温应力加速因子计算模型的介绍，主要涉及SAS系统SASSTAT软件的使用，并且结合硬件的MTBF（平均无故障时间）概念进行了讲解，由马海洋主讲，来自大稳科技有限公司。" 在电子设备和硬件可靠性分析中，高温应力加速因子（AF）是一个关键概念，它用于评估高温环境如何加速产品的故障率。这个计算模型由高惠璇提出，旨在帮助工程师理解并预测在不同温度条件下，产品的寿命表现。公式 AF(t) = exp{(Ea/k)·(1/Tuse - 1/Tstress)} 描述了这一关系，其中： - AF(t) 是温度加速因子，它表示温度变化对故障率的影响。 - Ea 是析出故障的耗费能量，通常在0.3eV到1.2eV之间，这是一个表征化学反应活化能的物理量。 - k 是Boltzmann常数，其值为8.617×10^-5 eV/OK，反映了温度对分子活动的影响。 - Tuse 是产品正常工作的温度。 - Tstress 是产品受到的应力温度，也就是实验或使用中的高温环境。 举例说明，如果产品在25°C下正常工作，而在40°C和50°C的环境下进行加速老化测试，可以分别计算出加速因子为3.49和7.53。这表明在50°C的环境中，故障率将是25°C的7.53倍。 MTBF（平均无故障时间）是衡量硬件可靠性的核心指标。它定义为可修复产品无故障工作时间的平均值，当达到这个时间点时，大约一半以上的设备将可能遭遇不可修复的故障。MTBF通常以小时为单位，例如Ec.5000,000 hours。通过加速寿命试验，可以预测产品在实际使用中的可靠性，但这并不等同于实际使用中的可靠性。 加速寿命试验的理论基础是“浴盆曲线”，它将产品的寿命划分为三个阶段：早夭期（失效率较高）、稳定期（失效率近似恒定）和耗损期（故障率上升）。早夭期的问题可以通过环境应力筛选（ESS或burn-in）来解决，而稳定期的MTBF是产品可靠性评估的主要目标。 在MTBF的测试中，利用公式 MTBF = T/r = 1/λ 来计算，其中T是试验总时间，r是失效数，λ是失效率。传统的计算方法可能因产品生命周期过长而无法及时提供有价值的数据。因此，通过加速寿命试验，可以在较短时间内获取产品在高温条件下的可靠性信息，这对产品的设计和改进具有重要意义。