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    高温试验技术和方法

    作者: 网络 编辑: 瑞凯仪器 来源: www.newsfromourplanet.com 发布日期: 2020.02.27
        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最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不良的装片、键合工艺等也有一定的检验效果。GJB 150《军用设备环境试验条件》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。
        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

        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最高温度。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

        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 高低温试验箱(高低温试验室)和温度计。高低温试验箱或高低温试验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最小,当不同材料制成的试验样品互相之间可能会产生不良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,将高低温试验箱(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)最后检测。最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最小的位置上进行。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。
        (2)试验设备的要求。进行本试验的设备应满足以下要求:
        ① 高低温试验箱(室)应在试验工作空间满足本试验规定的试验条件,可以采用强迫空气循环来保持试验条件的均匀性,但不能强制气流直接冲击试验样品;
        ② 应减少辐射问题,高低温试验箱(室)各部分的壁温与规定的试验环境温度之差不应大于3%(按热力学温度计),高低温试验箱(室)的结构应使辐射热对试验样品的影响降至最小程度;
        ③ 对于绝对湿度,每立方米空气中不应超过 20g 水蒸气(相当于 35℃时 50%的相对湿度)。
        ④ 干燥箱不适于做高温试验。不少单位进行例行高温试验时使用干燥箱做电子元器件等电子产品的高温试验,这是不合适的,试验后得到的数据不可靠,甚至烧坏样品,导致错误的结论。高温箱必须提供符合高温的试验条件,真实地再现高温环境,高温试验时对设备的温度偏差一般要求为±2℃,如果试验尺寸较大,温度偏差和温度波动度可以适当放宽。而干燥箱采用的是壁温加热的方法,试验箱的墙壁温度会大于规定的试验环境温度 3%的误差,且箱内无循环加热通风,工作空间与箱壁的温度偏差太大,箱内温度不均匀。干燥箱与高温箱有本质区别,不能使用干燥箱进行高温试验。
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