芯片、电容、连接器、PCB 这类元器件,出厂前几乎都要过一遍温度试验。但"过温度"不是把样品往箱子里一塞就完事。温度变化的快慢、是平稳停留还是骤然切换,暴露出来的失效完全不是一回事。先弄清楚要测哪一类,再去配设备,才不会买回来一台用不上、或者该筛的缺陷根本没筛出来。
温度对电子元器件的影响,主要是"胀缩"和"漂移"两件事。不同材料的热膨胀系数不一样,反复升温降温时,焊点、引脚、封装界面反复受力,时间久了就开裂、分层。陶瓷和塑封材料的热匹配差一点,内应力能把封装顶出微裂纹。
另一类是性能漂移。半导体器件的结温一变,漏电流、阈值电压、增益都会跟着变;电阻、晶振的参数也随温度走。所以很多高低温试验不只是"看坏没坏",还要在设定温度下通电测电气参数,确认它在工作温度范围内还能达标。
速率也很关键。慢慢升温降温,材料有时间松弛,未必出问题;温度骤变,材料来不及形变就被扯开,失效反而暴露得更快。这就引出了下面三类不同的测试。
| 测试类型 | 典型目的 | 暴露的失效 | 温度特征 |
|---|---|---|---|
| 稳态高低温工作/存储 | 鉴定耐温范围 | 参数漂移、低温启动失败、高温宕机 | 在固定高温/低温停留足够时间 |
| 温度循环(快速温变) | 筛选工艺缺陷 | 焊点疲劳、封装分层、材料热匹配差 | 周期性升降温,速率可达十几℃/分 |
| 冷热冲击 | 严酷筛选、可靠性 | 界面开裂、瞬时热应力失效 | 高低温区间快速切换,几乎不驻留 |
| 高低温低气压 | 航空/高空电子 | 低气压放电、密封失效叠加温变 | 低气压与高低温同时或顺序作用 |
稳态试验回答"这个器件标称 -40~85℃ 到底靠不靠谱";温度循环和冷热冲击回答"反复经历温差,它会不会提前衰老"。两类失效机理不同,用的设备和程序也不同。
HD-E702 高低温(湿热)试验箱 是基础款,用来做稳态高低温以及湿热环境模拟。知识库里它的适用对象明确列了电子仪器仪表、电子产品、航空航天材料等,覆盖元器件在运输、储存、使用中可能遇到的严酷高低温或湿热环境,适合做耐温鉴定和湿热寿命评估。
HD-E708 快速温变试验箱 对应温度循环筛选。它的设计温度范围是 -70~+150℃,温度均匀度≤±2℃、空载温度偏差≤±2℃、波动度≤±0.5℃,空载时 70℃ 降到 -10℃ 的平均速率≥10℃/分钟,满足一般温变率小于 20℃/分钟的要求。知识库点明它主要用于光电器件、互连电路、组件单元及电子设备的筛选试验和失效模式评估,是发现产品设计缺陷和工艺问题的有效方法。
HD-E703 冷热冲击试验箱(HD-E703-100、150 等)做严酷冲击筛选。测试区温度 -40~150℃,低温可到 -75℃,温度偏差±0.3℃、均匀度±2℃,专门用于电子元器件的安全性能测试、可靠性试验和产品筛选,通过试验提高产品可靠性、做质量控制。
HD-E714 高低温低气压试验箱 是给航空、航天、通讯、信息、电子、电器准备的。它在低气压基础上叠加高低温,确定仪器仪表、电工产品、零部件在低气压与高低温单项或同时作用下的环境适应性与可靠性,而且可以在试验时对试件通电、直接测量电气性能参数——这对带电考核的元器件很实用。
如果试样是大批量元器件或整机,还有 HD-E705 步入式恒温恒湿房,工作室尺寸可定制,温度区间有 -20、-40、-70℃ 三档到 +80℃ 可选,适合整批元器件或整机做温湿度渐变试验。
第一,测试目的是鉴定还是筛选。鉴定耐温范围,稳态的 HD-E702 够用;要筛工艺缺陷、做可靠性,得上 HD-E708 或 HD-E703。
第二,试样多大、是不是整机。零散元器件用桌面式高低温箱,整机或成批件考虑大型号或步入式 HD-E705。
第三,要不要湿度、低气压或通电测量。单纯高低温选基础箱;要模拟高空就上 HD-E714;要在温度点测参数,确认设备支持通电测试孔和在线测量。
温度稳定后再开始计时,别一降到设定值就计时,箱内各点还没均匀。温度过冲也要控住,HD-E708 的过冲指标是≤5℃,过冲大了相当于样品被额外烤了一阵。
试样有发热负载时,散热功率不能超过设备制冷量,否则拉不到低温。HD-E708 在满载时温度偏差放宽到≤±5℃,HD-E714 也明确写了散热试样功率不能超制冷量——这都是带载试验要算清楚的账。试样之间留好风道,别堆太密,均匀度会受影响。
海达环境可靠性设备按 GB/T 10586(设备制造)、GB/T 5170.5 设计,覆盖 GB/T 2423.1(低温)、2423.2(高温)、2423.3(湿热)、2423.4(交变湿热)以及 GJB150.3A(高温)、150.4A(低温)、150.9A(湿热)等要求;国际侧对接 IEC 60068-2-1/-2-2/-2-78/-2-30 等。做元器件环境试验,把要执行的标准号和设备容积告诉我们,按对应的程序(稳态、循环或冲击)配一台合适的海达温箱。
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