快速溫變?cè)囼?yàn)箱 技術(shù)規(guī)格：

根據(jù)經(jīng)驗(yàn)影響產(chǎn)品可靠性各種環(huán)境應(yīng)力中，溫度應(yīng)力所占的比重如圖1所示。

其中各種溫度應(yīng)力對(duì)產(chǎn)品可靠性的影響比重如圖2所示。

一、低溫試驗(yàn)概述
低溫試驗(yàn)是用來(lái)確定元器件、設(shè)備或其他產(chǎn)品在低溫環(huán)境條件下的使用、運(yùn)輸或存儲(chǔ)能力。隨著科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展，對(duì)產(chǎn)品的要求不斷提高，電子產(chǎn)品低溫工作的質(zhì)量與可靠性指標(biāo)備受關(guān)注。
低溫試驗(yàn)用于考核或確定產(chǎn)品在低溫環(huán)境條件下存儲(chǔ)和（或）使用的適應(yīng)性，不用于評(píng)價(jià)產(chǎn)品在溫度變化期間的耐抗性和工作能力。在產(chǎn)品開(kāi)發(fā)階段、元器件的篩選階段可通過(guò)低溫試驗(yàn)來(lái)考核產(chǎn)品。
低溫對(duì)產(chǎn)品的影響主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：
（1）橡膠等柔韌性材料的彈性降低，并產(chǎn)生破裂，如熱縮管的低溫試驗(yàn)；
（2）金屬和塑料脆性增大，導(dǎo)致破裂或產(chǎn)生裂紋，如金屬封裝外殼的低溫試驗(yàn)；
（3）由于材料的收縮系數(shù)不同，在溫變率較大時(shí)，會(huì)引起活動(dòng)部位卡死或轉(zhuǎn)動(dòng)不靈，如電連接器的低溫試驗(yàn)；
（4）潤(rùn)滑劑黏性增大或凝固，活動(dòng)部件之間摩擦力增大、引起動(dòng)作滯緩，甚至停止工作；
（5）電子元器件電參數(shù)漂移，影響產(chǎn)品的電性能，如集成電路三溫測(cè)試中的低溫測(cè)試；
（6）結(jié)冰或結(jié)霜引起產(chǎn)品結(jié)構(gòu)破壞或受潮等。
低溫試驗(yàn)條件的設(shè)定由電子元器件產(chǎn)品設(shè)計(jì)和使用的環(huán)境條件決定，產(chǎn)品要求在怎么樣的環(huán)境溫度下使用，試驗(yàn)室就應(yīng)該采用相應(yīng)的溫度條件來(lái)對(duì)其進(jìn)行適應(yīng)性試驗(yàn)考核，因此，試驗(yàn)條件與環(huán)境條件相一致而不矛盾。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，電子元器件、儀器、儀表基本環(huán)境試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，溫度下限為 0℃、-10℃、-25℃、-40℃等幾檔，根據(jù)調(diào)查和收集到的資料，我國(guó)境內(nèi)氣象站測(cè)得的*低溫度為-51℃，大興安嶺地區(qū)曾經(jīng)測(cè)得*低溫度為-62℃，因此，增加了-55℃、-65℃等幾檔。
隨著電子元器件的進(jìn)一步發(fā)展，一些連接器、線纜組件需要承受-100℃的超低溫沖擊情況，在特定條件下，需要增加-100℃或-110℃的超低溫試驗(yàn)條件。在此嚴(yán)酷條件下，對(duì)電子元器件的考核是嚴(yán)酷的。
對(duì)于試驗(yàn)保持時(shí)間，國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)將低溫試驗(yàn)的持續(xù)時(shí)間定為 2h、16h、72h、96h 四種，這主要是從電子元器件產(chǎn)品使用環(huán)境出發(fā)考慮的，為西歐、日本等國(guó)所采用。但美國(guó)Military標(biāo)準(zhǔn)普遍采用保持24h或72h兩種。我國(guó)**標(biāo)準(zhǔn)提出按產(chǎn)品重量來(lái)確定試驗(yàn)時(shí)間。
低溫試驗(yàn)保持時(shí)間的長(zhǎng)短，應(yīng)取決于該產(chǎn)品在某一低溫條件下保證內(nèi)部?jī)鐾福磧?nèi)部溫度達(dá)到與試驗(yàn)條件相平衡（偏差小于 3℃），而不一定需要延長(zhǎng)試驗(yàn)時(shí)間（對(duì)延長(zhǎng)試驗(yàn)時(shí)間是否有影響也進(jìn)行過(guò)一些試驗(yàn)驗(yàn)證），因?yàn)榈蜏叵碌淖饔媒Y(jié)果不像高溫時(shí)的“熱老化”作用有“積累”意義。因此，保持時(shí)間只要能使樣品凍透，有足夠時(shí)間使材料受溫度影響而產(chǎn)生收縮變形就可以了。
二、低溫試驗(yàn)技術(shù)和方法
1.試驗(yàn)?zāi)康?/span>
低溫試驗(yàn)用于考核產(chǎn)品在低溫環(huán)境條件下存儲(chǔ)和使用的適應(yīng)性，常用于產(chǎn)品在開(kāi)發(fā)階段的型式試驗(yàn)和元器件的篩選試驗(yàn)。
2.試驗(yàn)條件
按照國(guó)標(biāo)GB 2423.1—2008規(guī)定如下：
（1）非散熱試驗(yàn)樣品低溫試驗(yàn)Ab：溫度漸變。
（2）散熱試驗(yàn)樣品低溫試驗(yàn)Ad：溫度漸變。
試驗(yàn)的嚴(yán)酷程度由溫度和持續(xù)時(shí)間確定。
溫度：-65℃；-55℃；-40℃；-25℃；-10℃；-5℃；+5℃。試驗(yàn)溫度的允許偏差均為±3℃。
持續(xù)時(shí)間：2h；16h；72h；96h。
3.試驗(yàn)程序
試驗(yàn)Ab：非散熱試驗(yàn)樣品溫度漸變的低溫試驗(yàn)，用以確定非散熱的電子電工產(chǎn)品（包括元件、設(shè)備或其他產(chǎn)品）低溫下存儲(chǔ)和使用的適應(yīng)性。
將處于室溫的試驗(yàn)樣品，按正常位置放入試驗(yàn)箱內(nèi)，開(kāi)動(dòng)冷源，使試驗(yàn)箱溫度從室溫降低到規(guī)定試驗(yàn)溫度并使試驗(yàn)樣品達(dá)到溫度穩(wěn)定。箱內(nèi)溫度變化速率為不大于 1℃/min（不超過(guò)5min時(shí)間的平均值）。
試驗(yàn)Ad：散熱試驗(yàn)樣品溫度漸變的低溫試驗(yàn)，確定散熱電子電工產(chǎn)品（包括元器件、設(shè)備或其他產(chǎn)品）低溫條件下使用的適應(yīng)性。
4.有關(guān)技術(shù)和設(shè)備要求
（1）有關(guān)技術(shù)。若試驗(yàn)的目的僅僅是檢查試驗(yàn)樣品在低溫時(shí)能否正常工作，則試驗(yàn)的時(shí)間只限于使試驗(yàn)樣品溫度達(dá)到穩(wěn)定即可；若作為與低溫耐久性或可靠性相聯(lián)系的有關(guān)試驗(yàn)時(shí)，則其試驗(yàn)所需的持續(xù)時(shí)間按有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。
試驗(yàn)時(shí)要注意區(qū)分兩類試驗(yàn)樣品：無(wú)人工冷卻的試驗(yàn)樣品和有人工冷卻的試驗(yàn)樣品。無(wú)人工冷卻的試驗(yàn)樣品分為無(wú)強(qiáng)迫空氣循環(huán)的試驗(yàn)和有強(qiáng)迫空氣循環(huán)的試驗(yàn)，無(wú)強(qiáng)迫空氣循環(huán)的試驗(yàn)，是模擬自由空氣條件影響的一種試驗(yàn)方法。有強(qiáng)迫空氣循環(huán)的試驗(yàn)，有兩種方法。方法 A 適用于試驗(yàn)箱足夠大，不用強(qiáng)迫空氣循環(huán)也可滿足試驗(yàn)要求，但僅能借助空氣循環(huán)才能保持箱內(nèi)的環(huán)境溫度。方法B用于方法A不能應(yīng)用的場(chǎng)合，例如，用作試驗(yàn)的試驗(yàn)箱體積太小，當(dāng)無(wú)強(qiáng)迫空氣循環(huán)就不能符合試驗(yàn)要求的場(chǎng)合。
有人工冷卻的試驗(yàn)樣品，一般可按無(wú)強(qiáng)迫空氣循環(huán)方法進(jìn)行試驗(yàn)。
這三項(xiàng)低溫試驗(yàn)對(duì)于試驗(yàn)樣品的工作性能試驗(yàn)，必須按有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定對(duì)試驗(yàn)樣品給予通電或電氣負(fù)載，并檢查確定能否達(dá)到規(guī)定的功能。
按要求施加規(guī)定的試驗(yàn)條件前，應(yīng)對(duì)樣品進(jìn)行外觀及電氣和機(jī)械性能的初始檢測(cè)，然后按有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定在試驗(yàn)期間或結(jié)束時(shí)加負(fù)載和進(jìn)行中間檢測(cè)，檢測(cè)時(shí)試驗(yàn)樣品不應(yīng)從試驗(yàn)箱中取出。按照規(guī)定要求進(jìn)行恢復(fù)，*后對(duì)樣品進(jìn)行外觀及電氣和機(jī)械性能的檢測(cè)。
（2）試驗(yàn)設(shè)備要求。試驗(yàn)箱應(yīng)能夠在試驗(yàn)工作空間內(nèi)保持規(guī)定的溫度條件，可以采用強(qiáng)迫空氣循環(huán)來(lái)保持溫度均勻。為了限制輻射影響，試驗(yàn)箱內(nèi)壁各部分溫度與規(guī)定試驗(yàn)溫度之差不應(yīng)超過(guò) 8%（按開(kāi)爾文溫度計(jì)），且試驗(yàn)樣品不應(yīng)受到不符合上述要求的任何加熱與冷卻元器件的直接輻射。
三、高溫試驗(yàn)概述
高溫環(huán)境條件可能改變構(gòu)成設(shè)備材料的物理性能和電氣性能，能夠引起設(shè)備發(fā)生多種故障。例如不同材料膨脹系數(shù)不一致使得部件相互咬死、材料尺寸全部或局部改變、有機(jī)材料褪色、裂解或龜裂紋等。因此，高溫試驗(yàn)的目的是評(píng)價(jià)設(shè)備或元器件在高溫工作、運(yùn)輸或存儲(chǔ)條件下，高溫對(duì)樣品外觀、功能及性能等的影響。高溫試驗(yàn)對(duì)元器件及設(shè)備可靠性的影響很大。
在進(jìn)行高溫試驗(yàn)時(shí)，應(yīng)按照不同試驗(yàn)?zāi)康淖裱煌脑瓌t。一是節(jié)省壽命原則，目的是施加的環(huán)境應(yīng)力對(duì)試件的損傷從小到大，使試件能經(jīng)歷更多的試驗(yàn)項(xiàng)目；二是施加的環(huán)境應(yīng)力能zui大限度地顯示疊加效應(yīng)原則，按照這個(gè)原則應(yīng)在振動(dòng)和沖擊等力學(xué)環(huán)境試驗(yàn)之后進(jìn)行高溫試驗(yàn)。在具體操作時(shí)，應(yīng)根據(jù)試件的特性、具體工作順序、預(yù)期使用場(chǎng)合、現(xiàn)有條件以及各個(gè)試驗(yàn)環(huán)境的預(yù)期綜合效應(yīng)等因素確定試驗(yàn)順序。確定壽命期間環(huán)境影響的順序時(shí)，需要考慮元器件在使用中重復(fù)出現(xiàn)的環(huán)境影響。
在 GJB 360B—2009《電子及電氣元件試驗(yàn)方法》中涉及高溫試驗(yàn)的有“高溫壽命試驗(yàn)”，其試驗(yàn)?zāi)康氖怯糜诖_定試驗(yàn)樣品在高溫條件下工作一段時(shí)間后，高溫對(duì)試驗(yàn)樣品的電氣和機(jī)械性能的影響，從而對(duì)試驗(yàn)樣品的質(zhì)量做出評(píng)定。
在 GJB 128A—1997《半導(dǎo)體分立器件試驗(yàn)方法》中涉及高溫試驗(yàn)的有“高溫壽命（非工作）”和“高溫壽命（非工作）（抽樣方案）”兩種試驗(yàn)，前者的試驗(yàn)的目的是用于確定器件在承受規(guī)定的高溫條件下是否符合規(guī)定的失效率，后者的試驗(yàn)?zāi)康氖怯糜诖_定器件在承受規(guī)定的條件下是否符合規(guī)定的抽樣方案。
電子元器件在高溫環(huán)境中，其冷卻條件惡化，散熱困難，將使器件的電參數(shù)發(fā)生明顯變化或絕緣性能下降。例如，在高溫條件下，存在于半導(dǎo)體器件芯片表面及管殼內(nèi)的雜質(zhì)加速反應(yīng)，促使沾污嚴(yán)重的產(chǎn)品加速退化。此外，高溫條件對(duì)芯片的體內(nèi)缺陷、硅氧化層和鋁膜中的缺陷以及**的裝片、鍵合工藝等也有一定的檢驗(yàn)效果。
GJB 150《**設(shè)備環(huán)境試驗(yàn)條件》是設(shè)備環(huán)境試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，它規(guī)定了統(tǒng)一的環(huán)境試驗(yàn)條件或等級(jí)，用以評(píng)價(jià)設(shè)備適應(yīng)自然環(huán)境和誘發(fā)環(huán)境的能力，適用于設(shè)備研制、生產(chǎn)和交付各階段，是制定有關(guān)設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)文件的基礎(chǔ)和選用依據(jù)。
四、高溫試驗(yàn)方法與技術(shù)
1.試驗(yàn)條件
對(duì)于溫度條件，GJB 360B—2009的“高溫壽命試驗(yàn)”條件從表1中選取。

表1 高溫壽命試驗(yàn)溫度條件
GJB 128A—1997的高溫試驗(yàn)則一般選取規(guī)范中規(guī)定的Highest溫度。
對(duì)于試驗(yàn)時(shí)間，GJB 360B—2009的“高溫壽命試驗(yàn)”條件從表2中選取。

表2 高溫壽命試驗(yàn)時(shí)間
GJB 128A—1997 的“高溫壽命（非工作）”試驗(yàn)時(shí)間按照有關(guān)規(guī)范的規(guī)定，“高溫壽命（非工作）（抽樣方案）”試驗(yàn)則一般選取340h。
在試驗(yàn)期間，GJB 360B—2009的“高溫壽命試驗(yàn)”規(guī)定施加在試驗(yàn)樣品上的試驗(yàn)電壓、工作循環(huán)、負(fù)荷及其他工作條件由有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)確定。
2.試驗(yàn)設(shè)備
試驗(yàn)設(shè)備主要有髙溫箱（高溫室）和溫度計(jì)。高溫箱或高溫室提供一定的高溫場(chǎng)所（環(huán)境），溫度計(jì)用于測(cè)量和監(jiān)控試驗(yàn)溫度，還要有測(cè)量電性能參數(shù)的測(cè)量系統(tǒng)。
3.試驗(yàn)程序
（1）試驗(yàn)樣品的安裝。試驗(yàn)樣品應(yīng)按其正常方式進(jìn)行安裝。當(dāng)幾組試驗(yàn)樣品同時(shí)受試時(shí)，試驗(yàn)樣品之間安裝距離應(yīng)按單組的要求做出規(guī)定，當(dāng)沒(méi)有規(guī)定距離時(shí)，安裝的距離應(yīng)使試驗(yàn)樣品彼此之間溫度影響減至*小，當(dāng)不同材料制成的試驗(yàn)樣品互相之間可能會(huì)產(chǎn)生**影響并會(huì)改變?cè)囼?yàn)結(jié)果時(shí)，則不能同時(shí)進(jìn)行試驗(yàn)。
（2）初始檢測(cè)。初始檢驗(yàn)應(yīng)按有關(guān)規(guī)范的規(guī)定，對(duì)試驗(yàn)樣品進(jìn)行外觀檢查以及電性能及機(jī)械性能檢測(cè)。
（3）試驗(yàn)。確定試驗(yàn)時(shí)間后，將試驗(yàn)箱（室）溫度升至規(guī)定的溫度，如果是工作試驗(yàn)，還需要在試驗(yàn)樣品上施加規(guī)定的電壓、工作循環(huán)、負(fù)荷及其他工作條件。
（4）中間檢測(cè)。中間檢測(cè)是試驗(yàn)期間應(yīng)按有關(guān)規(guī)范的規(guī)定，對(duì)試驗(yàn)樣品進(jìn)行性能檢測(cè)。
（5）*后檢測(cè)。*后檢測(cè)是試驗(yàn)結(jié)束后，按有關(guān)規(guī)范的規(guī)定，對(duì)試驗(yàn)樣品進(jìn)行外觀檢查，電性能及機(jī)械性能檢測(cè)。
4.有關(guān)技術(shù)與設(shè)備要求
（1）有關(guān)技術(shù)。對(duì)于試驗(yàn)期間溫度的測(cè)量，應(yīng)在距離被試任一樣品或同類樣品組的規(guī)定的自由間隔內(nèi)進(jìn)行。此外，溫度測(cè)量也應(yīng)在由樣品所產(chǎn)生的熱對(duì)溫度記錄影響*小的位置上進(jìn)行。
對(duì)于合格判據(jù)，應(yīng)由具體的規(guī)范來(lái)規(guī)定。
有關(guān)的具體規(guī)范在采用本試驗(yàn)方法時(shí)，在適當(dāng)?shù)那疤嵯聭?yīng)規(guī)定下列細(xì)則：
① 距試驗(yàn)樣品的溫度測(cè)量位置（以厘米計(jì)算）；
② 如果適用，靜止空氣的要求；
③ 如果需要，安裝方法及試驗(yàn)樣品間的距離；
④ 試驗(yàn)溫度及溫度容差；
⑤ 試驗(yàn)時(shí)間；
⑥ 工作條件；
⑦ 檢測(cè)項(xiàng)目；
⑧ 失效判據(jù)。