Peck’s 温湿度加速模型

    能和Fred曾经在同一个公司工作过是一种荣幸，虽然至今未曾谋面。但他在可靠性领域的持续耕耘和奉献精神对我是一种鞭策。最近也在持续的研究高温高湿加速寿命模型，网上搜索到了这篇文章，借此分享给大家。高温高湿加速模型针对于芯片，其它失效模型我是觉得不一定合适的，希望通过这篇文章给大家带来思考。 

高温高湿是最常用的加速测试条件，对于特定的失效模式我们已经有现成的加速模型将测试条件转换到应用条件（当然也可以开发一个）

这样的加速模型通常只能用于特定的失效机理，并不能用来计算整个系统寿命。除非这个失效机理是该产品主要的失效模式，那么就可以用温湿度加速寿命测试评估这个产品的寿命。

 Peck‘s 模型主要是针对塑封集成芯片中湿度对金属化物的一个加速模型。

当电子元器件从最早的金属封装转到树脂封装，湿气就能够渗透进硅芯片导致产品失效。所以就通过评估产品的封装是否能够抗得住高温高湿来评估产品是在正常温湿度条件下的寿命是否足够。

Peck和他的同事收集了许多针对树脂封装芯片的温湿度加速测试的失效数据得到的经验模型，这个模型是来源于大量的不同寿命数据的研究（译者：将近二十年的测试数据）

T_f =A(RH)^-ne^Ea/KT

其中：

Tf      失效时间

A         基于材料，工艺和条件的常数

RH       相对湿度

n            常数

Ea        激活能

K         玻尔兹曼常数 8.617×10^-5

T         绝对温度（开尔文Kelvin）

加速因子 

通过两个不同测试条件的Peck’s 模型比，就可以得到两个不同测试温湿度条件下的加速因子

AF= (RH_u/ RH_t)^-ne^{Ea/K(1/Tu-1/Tt)}

这个比值就是加速因子AF，就是在测试条件（t）下的失效时间乘上加速因子AF得到的时间就是应用条件（u）下面失效的时间。

其实这个模型就是Erying模型中湿度作为幂函数和温度用阿伦纽斯模型的乘积。

常数n和Ea

这两个常数是基于数百个研究试验线性回归分析得到的数据，而这个常数回由于产品的架构，材料组份，工艺条件，测试和应用条件决定的。

Peck‘s研究论文和后来研究论文和书籍都提供了一些研究成果，具体应用的时候需要对产品的特定环境条件进行分析调整。

在Peck’s的论文中n=2.7，Ea=0.79eV.这个在Nelson的模型中也用到。

Wayne Condra也研究了Peck’s 模型，给出的是n=3,Ea=0.9eV

总结

具体产品的加速因子都会有些不同。Peck’s模型是最好的一个湿度针对树脂封装集成芯片长寿命分析的模型。针对具体的产品建议进行具体的优化。

最后，Peck’s的模式只适用于温湿度对树脂封装集成芯片失效机理。它并不能够对所有的温湿度测试适用。

Peck, D Stewart. “Comprehensive Model for Humidity Testing Correlation.”Reliability Physics Symposium, 1986. 24th Annual (1986): 44-50.

Nelson, Wayne. Accelerated Testing: Statistical Models, Test Plans, and Data Analysis. Edited by S S Wilks Samuel. Wiley Series in Probability and Mathematical Statistics. New York: John Wiley & Sons, 1990.

Condra, Lloyd W. Reliability Improvement with Design of Experiments. New York: Marcel Dekker, 2001.

本文作者：Fred Schenkelberg  首发自 可靠性工程师SRE  2018-11-03  译者-七月