芯片、電容、連接器、PCB 這類元器件,出廠前幾乎都要過一遍溫度試驗。但"過溫度"不是把樣品往箱子里一塞就完事。溫度變化的快慢、是平穩停留還是驟然切換,暴露出來的失效完全不是一回事。先弄清楚要測哪一類,再去配設備,才不會買回來一臺用不上、或者該篩的缺陷根本沒篩出來。
溫度對電子元器件的影響,主要是"脹縮"和"漂移"兩件事。不同材料的熱膨脹系數不一樣,反復升溫降溫時,焊點、引腳、封裝界面反復受力,時間久了就開裂、分層。陶瓷和塑封材料的熱匹配差一點,內應力能把封裝頂出微裂紋。
另一類是性能漂移。半導體器件的結溫一變,漏電流、閾值電壓、增益都會跟著變;電阻、晶振的參數也隨溫度走。所以很多高低溫試驗不只是"看壞沒壞",還要在設定溫度下通電測電氣參數,確認它在工作溫度范圍內還能達標。
速率也很關鍵。慢慢升溫降溫,材料有時間松弛,未必出問題;溫度驟變,材料來不及形變就被扯開,失效反而暴露得更快。這就引出了下面三類不同的測試。
| 測試類型 | 典型目的 | 暴露的失效 | 溫度特征 |
|---|---|---|---|
| 穩態高低溫工作/存儲 | 鑒定耐溫范圍 | 參數漂移、低溫啟動失敗、高溫宕機 | 在固定高溫/低溫停留足夠時間 |
| 溫度循環(快速溫變) | 篩選工藝缺陷 | 焊點疲勞、封裝分層、材料熱匹配差 | 周期性升降溫,速率可達十幾℃/分 |
| 冷熱沖擊 | 嚴酷篩選、可靠性 | 界面開裂、瞬時熱應力失效 | 高低溫區間快速切換,幾乎不駐留 |
| 高低溫低氣壓 | 航空/高空電子 | 低氣壓放電、密封失效疊加溫變 | 低氣壓與高低溫同時或順序作用 |
穩態試驗回答"這個器件標稱 -40~85℃ 到底靠不靠譜";溫度循環和冷熱沖擊回答"反復經歷溫差,它會不會提前衰老"。兩類失效機理不同,用的設備和程序也不同。
HD-E702 高低溫(濕熱)試驗箱 是基礎款,用來做穩態高低溫以及濕熱環境模擬。知識庫里它的適用對象明確列了電子儀器儀表、電子產品、航空航天材料等,覆蓋元器件在運輸、儲存、使用中可能遇到的嚴酷高低溫或濕熱環境,適合做耐溫鑒定和濕熱壽命評估。
HD-E708 快速溫變試驗箱 對應溫度循環篩選。它的設計溫度范圍是 -70~+150℃,溫度均勻度≤±2℃、空載溫度偏差≤±2℃、波動度≤±0.5℃,空載時 70℃ 降到 -10℃ 的平均速率≥10℃/分鐘,滿足一般溫變率小于 20℃/分鐘的要求。知識庫點明它主要用于光電器件、互連電路、組件單元及電子設備的篩選試驗和失效模式評估,是發現產品設計缺陷和工藝問題的有效方法。
HD-E703 冷熱沖擊試驗箱(HD-E703-100、150 等)做嚴酷沖擊篩選。測試區溫度 -40~150℃,低溫可到 -75℃,溫度偏差±0.3℃、均勻度±2℃,專門用于電子元器件的安全性能測試、可靠性試驗和產品篩選,通過試驗提高產品可靠性、做質量控制。
HD-E714 高低溫低氣壓試驗箱 是給航空、航天、通訊、信息、電子、電器準備的。它在低氣壓基礎上疊加高低溫,確定儀器儀表、電工產品、零部件在低氣壓與高低溫單項或同時作用下的環境適應性與可靠性,而且可以在試驗時對試件通電、直接測量電氣性能參數——這對帶電考核的元器件很實用。
如果試樣是大批量元器件或整機,還有 HD-E705 步入式恒溫恒濕房,工作室尺寸可定制,溫度區間有 -20、-40、-70℃ 三檔到 +80℃ 可選,適合整批元器件或整機做溫濕度漸變試驗。
第一,測試目的是鑒定還是篩選。鑒定耐溫范圍,穩態的 HD-E702 夠用;要篩工藝缺陷、做可靠性,得上 HD-E708 或 HD-E703。
第二,試樣多大、是不是整機。零散元器件用桌面式高低溫箱,整機或成批件考慮大型號或步入式 HD-E705。
第三,要不要濕度、低氣壓或通電測量。單純高低溫選基礎箱;要模擬高空就上 HD-E714;要在溫度點測參數,確認設備支持通電測試孔和在線測量。
溫度穩定后再開始計時,別一降到設定值就計時,箱內各點還沒均勻。溫度過沖也要控住,HD-E708 的過沖指標是≤5℃,過沖大了相當于樣品被額外烤了一陣。
試樣有發熱負載時,散熱功率不能超過設備制冷量,否則拉不到低溫。HD-E708 在滿載時溫度偏差放寬到≤±5℃,HD-E714 也明確寫了散熱試樣功率不能超制冷量——這都是帶載試驗要算清楚的賬。試樣之間留好風道,別堆太密,均勻度會受影響。
海達環境可靠性設備按 GB/T 10586(設備制造)、GB/T 5170.5 設計,覆蓋 GB/T 2423.1(低溫)、2423.2(高溫)、2423.3(濕熱)、2423.4(交變濕熱)以及 GJB150.3A(高溫)、150.4A(低溫)、150.9A(濕熱)等要求;國際側對接 IEC 60068-2-1/-2-2/-2-78/-2-30 等。做元器件環境試驗,把要執行的標準號和設備容積告訴我們,按對應的程序(穩態、循環或沖擊)配一臺合適的海達溫箱。
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