在競爭激烈的現代制造業中，產品開發周期不斷壓縮，但對長期可靠性的要求卻日益嚴苛。無論是消費電子、新能源汽車、醫療器械，還是戶外基礎設施，產品都需在數年甚至數十年內穩定運行。然而，等待自然老化過程完成顯然不現實。為此，加速老化可靠性測試（Accelerated Aging Reliability Testing） 應運而生——通過施加高于正常使用水平的溫度、濕度、光照、電應力、機械載荷等單一或復合應力，在較短時間內激發產品潛在失效模式，從而快速驗證其耐久性能與壽命邊界。
尤其在復雜服役環境中，單一應力往往無法真實復現實際退化機制。因此，多應力疊加的加速老化測試正成為高可靠性產品驗證的核心手段。
一、加速老化的基本原理
加速老化的理論基礎源于失效物理（Physics of Failure, PoF） 與阿倫尼烏斯（Arrhenius）、艾林（Eyring）、逆冪律（Inverse Power Law）等加速模型。其核心思想是：
在不改變失效機理的前提下，提高環境應力可顯著縮短失效時間。
例如：
溫度每升高10°C，化學反應速率約提升2倍（Q10規則）；
濕度加速水解、離子遷移和電化學腐蝕；
紫外輻射引發高分子鏈斷裂與黃變；
交變熱應力誘發焊點疲勞與界面分層。
關鍵前提是：加速條件不能引入非真實的失效模式，否則測試結果將失去工程意義。
二、多應力疊加：更貼近真實工況的測試策略
實際使用中，產品往往同時暴露于多種環境應力之下。例如：
戶外光伏組件：高溫 + 高濕 + 紫外 + 風載；
車載電子控制單元（ECU）：溫度循環 + 振動 + 電源波動 + 濕氣侵入；
醫用植入器械：體液浸泡 + 動態載荷 + 氧化環境。
因此，單一應力加速測試（如僅高溫老化）可能遺漏關鍵失效路徑。多應力疊加測試通過協同作用，更高效地暴露薄弱環節：
| 應力組合 | 典型應用場景 | 激發的失效模式 |
|---|---|---|
| 高溫 + 高濕（85/85） | 電子封裝、涂層、膠粘劑 | 分層、金屬腐蝕、絕緣失效 |
| 溫度循環 + 振動 | 航空航天、軌道交通 | 焊點開裂、緊固件松動 |
| UV + 濕熱 + 噴淋 | 汽車外飾、建筑涂料 | 粉化、褪色、附著力喪失 |
| 電偏壓 + 高溫高濕 | 半導體、PCB | 電化學遷移（CAF）、漏電流增大 |
三、典型多應力加速老化測試方法
1. 溫濕度偏壓測試（THB / HAST）
THB（Temperature-Humidity-Bias）：85°C / 85% RH + 施加工作電壓，用于評估IC封裝或PCB的抗電化學遷移能力；
HAST（Highly Accelerated Stress Test）：130°C / 85% RH / 2 atm，大幅縮短測試時間（96小時 ≈ THB 1000小時）。
2. 綜合環境可靠性試驗箱（Combined Environmental Test Chamber）
集成溫度、濕度、光照、鹽霧、低氣壓等多種模塊，可編程實現復雜應力序列，如：
“高溫高濕保持 → 快速降溫 → 冷凝 → 鹽霧噴淋 → 干燥” 循環，模擬沿海工業區全年氣候。
3. HALT（高加速壽命試驗）與 HASS（高加速應力篩選）
HALT：在研發階段施加極限溫變（±100°C/min）、六自由度隨機振動等破壞性應力，快速暴露設計缺陷；
HASS：在生產階段使用略低于HALT極限的應力進行100%篩選，剔除早期失效品。
4. QUV + 冷凝 + 噴淋循環（ASTM G154）
用于高分子材料，模擬日間UV照射與夜間冷凝濕氣交替作用，比單純UV老化更真實。
四、測試設計與數據分析要點
明確失效機理：基于產品材料、結構和使用場景，預判主導老化機制；
選擇合理加速因子：避免過度加速導致非相關失效（如高溫使塑料熔融而非老化）；
設置對照組與中間觀測點：定期取樣檢測性能衰減（如拉伸強度、絕緣電阻、色差）；
結合失效分析（FA）：利用SEM、EDS、FTIR等手段確認失效是否與實際一致；
建立壽命預測模型：通過多級應力測試數據擬合加速方程，外推正常條件下的MTBF（平均無故障時間）。
結語
加速老化可靠性測試，尤其是多應力疊加模式，已成為現代產品開發不可或缺的“時間壓縮器”與“風險探測器”。它不僅縮短驗證周期、降低上市風險，更通過深度暴露材料與結構的極限邊界，推動設計優化與技術創新。在追求高可靠、長壽命、快迭代的時代，科學、嚴謹、貼近實際的加速老化策略，將是企業核心競爭力的重要組成部分。