温度应力试验，快速温变试验箱

快速温变试验箱 技术规格：

根据经验影响产品可靠性各种环境应力中，温度应力所占的比重如图1所示。

其中各种温度应力对产品可靠性的影响比重如图2所示。

一、低温试验概述
低温试验是用来确定元器件、设备或其他产品在低温环境条件下的使用、运输或存储能力。随着科学技术不断发展，对产品的要求不断提高，电子产品低温工作的质量与可靠性指标备受关注。
低温试验用于考核或确定产品在低温环境条件下存储和（或）使用的适应性，不用于评价产品在温度变化期间的耐抗性和工作能力。在产品开发阶段、元器件的筛选阶段可通过低温试验来考核产品。
低温对产品的影响主要表现在以下几个方面：
（1）橡胶等柔韧性材料的弹性降低，并产生破裂，如热缩管的低温试验；
（2）金属和塑料脆性增大，导致破裂或产生裂纹，如金属封装外壳的低温试验；
（3）由于材料的收缩系数不同，在温变率较大时，会引起活动部位卡死或转动不灵，如电连接器的低温试验；
（4）润滑剂黏性增大或凝固，活动部件之间摩擦力增大、引起动作滞缓，甚至停止工作；
（5）电子元器件电参数漂移，影响产品的电性能，如集成电路三温测试中的低温测试；
（6）结冰或结霜引起产品结构破坏或受潮等。
低温试验条件的设定由电子元器件产品设计和使用的环境条件决定，产品要求在怎么样的环境温度下使用，试验室就应该采用相应的温度条件来对其进行适应性试验考核，因此，试验条件与环境条件相一致而不矛盾。根据标准规定，电子元器件、仪器、仪表基本环境试验标准，温度下限为 0℃、-10℃、-25℃、-40℃等几档，根据调查和收集到的资料，我国境内气象站测得的*低温度为-51℃，大兴安岭地区曾经测得*低温度为-62℃，因此，增加了-55℃、-65℃等几档。
随着电子元器件的进一步发展，一些连接器、线缆组件需要承受-100℃的超低温冲击情况，在特定条件下，需要增加-100℃或-110℃的超低温试验条件。在此严酷条件下，对电子元器件的考核是严酷的。
对于试验保持时间，国际标准将低温试验的持续时间定为 2h、16h、72h、96h 四种，这主要是从电子元器件产品使用环境出发考虑的，为西欧、日本等国所采用。但美国Military标准普遍采用保持24h或72h两种。我国**标准提出按产品重量来确定试验时间。
低温试验保持时间的长短，应取决于该产品在某一低温条件下保证内部冻透，即内部温度达到与试验条件相平衡（偏差小于 3℃），而不一定需要延长试验时间（对延长试验时间是否有影响也进行过一些试验验证），因为低温下的作用结果不像高温时的“热老化”作用有“积累”意义。因此，保持时间只要能使样品冻透，有足够时间使材料受温度影响而产生收缩变形就可以了。
二、低温试验技术和方法
1.试验目的
低温试验用于考核产品在低温环境条件下存储和使用的适应性，常用于产品在开发阶段的型式试验和元器件的筛选试验。
2.试验条件
按照国标GB 2423.1—2008规定如下：
（1）非散热试验样品低温试验Ab：温度渐变。
（2）散热试验样品低温试验Ad：温度渐变。
试验的严酷程度由温度和持续时间确定。
温度：-65℃；-55℃；-40℃；-25℃；-10℃；-5℃；+5℃。试验温度的允许偏差均为±3℃。
持续时间：2h；16h；72h；96h。
3.试验程序
试验Ab：非散热试验样品温度渐变的低温试验，用以确定非散热的电子电工产品（包括元件、设备或其他产品）低温下存储和使用的适应性。
将处于室温的试验样品，按正常位置放入试验箱内，开动冷源，使试验箱温度从室温降低到规定试验温度并使试验样品达到温度稳定。箱内温度变化速率为不大于 1℃/min（不超过5min时间的平均值）。
试验Ad：散热试验样品温度渐变的低温试验，确定散热电子电工产品（包括元器件、设备或其他产品）低温条件下使用的适应性。
4.有关技术和设备要求
（1）有关技术。若试验的目的仅仅是检查试验样品在低温时能否正常工作，则试验的时间只限于使试验样品温度达到稳定即可；若作为与低温耐久性或可靠性相联系的有关试验时，则其试验所需的持续时间按有关标准规定。
试验时要注意区分两类试验样品：无人工冷却的试验样品和有人工冷却的试验样品。无人工冷却的试验样品分为无强迫空气循环的试验和有强迫空气循环的试验，无强迫空气循环的试验，是模拟自由空气条件影响的一种试验方法。有强迫空气循环的试验，有两种方法。方法 A 适用于试验箱足够大，不用强迫空气循环也可满足试验要求，但仅能借助空气循环才能保持箱内的环境温度。方法B用于方法A不能应用的场合，例如，用作试验的试验箱体积太小，当无强迫空气循环就不能符合试验要求的场合。
有人工冷却的试验样品，一般可按无强迫空气循环方法进行试验。
这三项低温试验对于试验样品的工作性能试验，必须按有关标准规定对试验样品给予通电或电气负载，并检查确定能否达到规定的功能。
按要求施加规定的试验条件前，应对样品进行外观及电气和机械性能的初始检测，然后按有关标准的规定在试验期间或结束时加负载和进行中间检测，检测时试验样品不应从试验箱中取出。按照规定要求进行恢复，*后对样品进行外观及电气和机械性能的检测。
（2）试验设备要求。试验箱应能够在试验工作空间内保持规定的温度条件，可以采用强迫空气循环来保持温度均匀。为了限制辐射影响，试验箱内壁各部分温度与规定试验温度之差不应超过 8%（按开尔文温度计），且试验样品不应受到不符合上述要求的任何加热与冷却元器件的直接辐射。
三、高温试验概述
高温环境条件可能改变构成设备材料的物理性能和电气性能，能够引起设备发生多种故障。例如不同材料膨胀系数不一致使得部件相互咬死、材料尺寸全部或局部改变、有机材料褪色、裂解或龟裂纹等。因此，高温试验的目的是评价设备或元器件在高温工作、运输或存储条件下，高温对样品外观、功能及性能等的影响。高温试验对元器件及设备可靠性的影响很大。
在进行高温试验时，应按照不同试验目的遵循不同的原则。一是节省寿命原则，目的是施加的环境应力对试件的损伤从小到大，使试件能经历更多的试验项目；二是施加的环境应力能zui大限度地显示叠加效应原则，按照这个原则应在振动和冲击等力学环境试验之后进行高温试验。在具体操作时，应根据试件的特性、具体工作顺序、预期使用场合、现有条件以及各个试验环境的预期综合效应等因素确定试验顺序。确定寿命期间环境影响的顺序时，需要考虑元器件在使用中重复出现的环境影响。
在 GJB 360B—2009《电子及电气元件试验方法》中涉及高温试验的有“高温寿命试验”，其试验目的是用于确定试验样品在高温条件下工作一段时间后，高温对试验样品的电气和机械性能的影响，从而对试验样品的质量做出评定。
在 GJB 128A—1997《半导体分立器件试验方法》中涉及高温试验的有“高温寿命（非工作）”和“高温寿命（非工作）（抽样方案）”两种试验，前者的试验的目的是用于确定器件在承受规定的高温条件下是否符合规定的失效率，后者的试验目的是用于确定器件在承受规定的条件下是否符合规定的抽样方案。
电子元器件在高温环境中，其冷却条件恶化，散热困难，将使器件的电参数发生明显变化或绝缘性能下降。例如，在高温条件下，存在于半导体器件芯片表面及管壳内的杂质加速反应，促使沾污严重的产品加速退化。此外，高温条件对芯片的体内缺陷、硅氧化层和铝膜中的缺陷以及**的装片、键合工艺等也有一定的检验效果。
GJB 150《**设备环境试验条件》是设备环境试验标准，它规定了统一的环境试验条件或等级，用以评价设备适应自然环境和诱发环境的能力，适用于设备研制、生产和交付各阶段，是制定有关设备标准和技术文件的基础和选用依据。
四、高温试验方法与技术
1.试验条件
对于温度条件，GJB 360B—2009的“高温寿命试验”条件从表1中选取。

表1 高温寿命试验温度条件
GJB 128A—1997的高温试验则一般选取规范中规定的Highest温度。
对于试验时间，GJB 360B—2009的“高温寿命试验”条件从表2中选取。

表2 高温寿命试验时间
GJB 128A—1997 的“高温寿命（非工作）”试验时间按照有关规范的规定，“高温寿命（非工作）（抽样方案）”试验则一般选取340h。
在试验期间，GJB 360B—2009的“高温寿命试验”规定施加在试验样品上的试验电压、工作循环、负荷及其他工作条件由有关标准确定。
2.试验设备
试验设备主要有髙温箱（高温室）和温度计。高温箱或高温室提供一定的高温场所（环境），温度计用于测量和监控试验温度，还要有测量电性能参数的测量系统。
3.试验程序
（1）试验样品的安装。试验样品应按其正常方式进行安装。当几组试验样品同时受试时，试验样品之间安装距离应按单组的要求做出规定，当没有规定距离时，安装的距离应使试验样品彼此之间温度影响减至*小，当不同材料制成的试验样品互相之间可能会产生**影响并会改变试验结果时，则不能同时进行试验。
（2）初始检测。初始检验应按有关规范的规定，对试验样品进行外观检查以及电性能及机械性能检测。
（3）试验。确定试验时间后，将试验箱（室）温度升至规定的温度，如果是工作试验，还需要在试验样品上施加规定的电压、工作循环、负荷及其他工作条件。
（4）中间检测。中间检测是试验期间应按有关规范的规定，对试验样品进行性能检测。
（5）*后检测。*后检测是试验结束后，按有关规范的规定，对试验样品进行外观检查，电性能及机械性能检测。
4.有关技术与设备要求
（1）有关技术。对于试验期间温度的测量，应在距离被试任一样品或同类样品组的规定的自由间隔内进行。此外，温度测量也应在由样品所产生的热对温度记录影响*小的位置上进行。
对于合格判据，应由具体的规范来规定。
有关的具体规范在采用本试验方法时，在适当的前提下应规定下列细则：
① 距试验样品的温度测量位置（以厘米计算）；
② 如果适用，静止空气的要求；
③ 如果需要，安装方法及试验样品间的距离；
④ 试验温度及温度容差；
⑤ 试验时间；
⑥ 工作条件；
⑦ 检测项目；
⑧ 失效判据。