高溫試驗(yàn)技術和方法(fǎ)
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瑞(ruì)凱儀器
來源(yuán):
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發布日期: 2020.02.27
高溫試驗概述
高溫環境(jìng)條件可能改變構(gòu)成設備材料的(de)物理性能和電氣性能,能夠引起設備發生多(duō)種故(gù)障。例如不同材料膨脹係(xì)數不一致(zhì)使得(dé)部件相互咬死、材料尺寸全部或局部改變、有機材料褪色(sè)、裂解或龜裂(liè)紋(wén)等。
因此(cǐ),高溫試(shì)驗(yàn)的目的是評價設備或元器件在高溫工(gōng)作、運輸或存儲條件下,高溫對樣品(pǐn)外觀、功能及性能等的影響。高溫試驗對元器件及設備(bèi)可靠性的影響很大。在進行高溫(wēn)試驗時,應按照不同(tóng)試驗目的遵循不同的(de)原則。一是節省壽命原則,目的是施加的環境應力對試(shì)件的損傷從小到大,使試件能經曆(lì)更多的試驗項目;二是施加的(de)環境應力能限度地顯示疊加效應原則,按照這個原則應在振動和衝擊(jī)等力學環境試驗之後進(jìn)行(háng)高溫試驗。在具體操作時,應根據試件的特性、具體工作順序、預期使用場合、現有條件(jiàn)以及各個試驗環境的預期綜合效應等因素確定試驗(yàn)順序。確定壽命期間(jiān)環境影響的順序時,需要考慮元器件在使(shǐ)用中重複出現的環境影響。
在 GJB 360B—2009《電子及電氣元件試驗方法》中涉及高溫試驗的有“高溫壽命試驗”,其試驗目的是(shì)用(yòng)於確定試驗樣品在高溫條件下工作一段時間後(hòu),高溫對試驗樣品(pǐn)的電氣和機械性能的影響,從而對試驗樣品的(de)質量做出評定。在(zài) GJB 128A—1997《半導體分立器件試驗方法(fǎ)》中涉及高溫試驗的有“高溫壽命(非(fēi)工作)”和“高溫壽(shòu)命(非工作)(抽樣方案)”兩種試驗,前者的試驗的目的是用於確定器件在(zài)承受規定的高溫條件下是否符合規(guī)定的失效(xiào)率,後者(zhě)的試驗目的是用於確定器件在承受規(guī)定的條件下是否符(fú)合規定的抽樣方案。電子元器件在(zài)高溫環(huán)境中,其冷卻條件惡化,散熱困難,將使器件的電參數發(fā)生明顯變化或絕緣性能下降。例(lì)如,在高(gāo)溫條件下,存在於半導體器件芯(xīn)片表麵及管殼內的雜質加速反應,促(cù)使(shǐ)沾汙嚴重的產品加速(sù)退化。此外,高溫條件對芯片的體內缺陷(xiàn)、矽氧化層(céng)和鋁膜中的缺陷以及不良的裝片、鍵合工(gōng)藝等也有一定的檢驗(yàn)效果。GJB
150《軍用設備環境試驗條件》是設備環境試驗標準,它規定了統一(yī)的環境試驗條件或等級,用以評價設備適應自然環境和誘發環境的能力(lì),適用於設備研製、生產和交付各(gè)階段,是製定(dìng)有關設備標準和技術文件的基(jī)礎和選用依據。
高溫試驗方法與技術
1、試驗(yàn)條件對於溫(wēn)度條件(jiàn),GJB 360B—2009的(de)“高溫壽命試驗”條件從表1中選取。
表1 高溫壽(shòu)命試驗溫度條件GJB 128A—1997的高溫(wēn)試驗則一般選取規範中規定(dìng)的溫度。對於試驗時間,GJB 360B—2009的“高溫壽命試驗”條件從(cóng)表2中選取。
表2 高溫壽命試驗時間GJB 128A—1997 的(de)“高溫壽命(非工(gōng)作)”試驗(yàn)時間按照有關規範(fàn)的規定,“高溫壽命(非工作)(抽樣方案(àn))”試驗則一般選取340h。在試驗期間,GJB 360B—2009的“高溫壽(shòu)命試驗”規定施(shī)加(jiā)在(zài)試驗樣品上的(de)試驗電壓、工作循環(huán)、負荷及其他工作(zuò)條件由有關標準確定。
2、試驗(yàn)設備
試驗設備主要有(yǒu)
高(gāo)低溫試驗箱(高低溫試驗(yàn)室)和溫度計。高低溫試驗(yàn)箱或高低溫試驗室提供一定的高溫場所(環境),溫度計(jì)用於測量和監(jiān)控試驗溫度,還要有測量電性能參數的測量係統。
3、試驗程序(xù)
(1)試驗樣品的安裝。試驗樣品應按其(qí)正常方式進行安裝。當幾組試(shì)驗樣品同時受試時(shí),試驗樣品之間安裝距離應按單組的要求做出規定,當沒有規定距離時(shí),安裝的(de)距離應使試驗樣品彼此之間溫度影響減至小,當不同材料(liào)製成的試驗(yàn)樣品互(hù)相之間可能(néng)會產生不良影響並會改變試驗(yàn)結果時,則不能同時進行試驗。
(2)初始檢測。初(chū)始檢驗應按有關規範的規定(dìng),對試(shì)驗樣品進行外觀檢查以及電性能及(jí)機械性能(néng)檢測。
(3)試驗(yàn)。確(què)定試驗(yàn)時間(jiān)後,將高低溫試(shì)驗箱(xiāng)(室(shì))溫度升至規(guī)定的溫度,如果是工作試驗,還需要在(zài)試驗樣品(pǐn)上施加規定的電(diàn)壓、工作循(xún)環、負荷(hé)及其他工作條件(jiàn)。
(4)中間檢測。中間檢測(cè)是試驗期間應按有關規範的規(guī)定,對試驗樣品進行性能檢測。
(5)後檢測。後檢(jiǎn)測是試驗結束(shù)後,按有關(guān)規範的規定,對試驗樣品進行(háng)外觀檢(jiǎn)查,電性能及機械性能檢測。
4、有關技術與設備要求
(1)有關技術。對於試驗期間(jiān)溫度的測量,應在距離被試任一樣品或同類樣品組的規(guī)定的自(zì)由間(jiān)隔內進行。此外,溫度測量也應在由樣品所產生的熱對溫度記錄影響小的位置上進行。對於合格(gé)判據,應由具體的(de)規(guī)範來規定。有關的(de)具體規範在采用本試驗方法時,在(zài)適當的前提下應規定下列細則:① 距試驗樣品的溫度(dù)測量(liàng)位置(以厘米計算);② 如果適用,靜止空氣的要求;③ 如果需要,安裝方法及(jí)試驗樣品間的距離(lí);④ 試驗溫度及溫度容差;⑤ 試驗時間;⑥ 工作條件;⑦ 檢測項目;⑧
失效判據。
(2)試驗設備的要求。進行本試驗的設備應滿足以下(xià)要求:
① 高低溫試驗箱(室)應在試驗工作空間滿足本試驗規定的試驗條件,可以采用強(qiáng)迫(pò)空氣循環來保持試(shì)驗條(tiáo)件的均(jun1)勻性,但不能強製氣流直(zhí)接衝擊(jī)試驗樣品;
② 應減少輻射問題(tí),高低溫試驗箱(室)各部分的(de)壁溫與規定的試驗環境(jìng)溫(wēn)度之差不應大於3%(按熱(rè)力學溫度計),高低溫(wēn)試驗箱(室)的結構應使輻射熱對試驗樣品(pǐn)的影響降至小程(chéng)度;
③ 對於濕度,每立方(fāng)米空氣中不應超過
20g 水蒸氣(相當(dāng)於 35℃時 50%的相對濕度)。
④ 幹燥箱不適於做高溫(wēn)試驗。不少單位進(jìn)行例行高溫試驗時使用幹燥箱做電子元器件等電(diàn)子產品(pǐn)的高溫試驗,這是不合適的,試驗後得到的數據不可靠,甚至燒壞樣品,導致錯誤的結論。高(gāo)溫箱必須提供符(fú)合高(gāo)溫的試驗條件,真實地再現高溫環境,高溫試驗時對設備的溫度偏差一般要求為±2℃,如果試驗尺寸較(jiào)大,溫度偏差和(hé)溫度波動度可以適當(dāng)放寬(kuān)。而幹(gàn)燥箱采用的是壁溫加(jiā)熱的方法,試驗箱的牆壁溫度會大(dà)於規定的試(shì)驗環境溫度
3%的誤差,且箱內無循環加熱(rè)通風,工作空間與箱壁的溫度偏差太大,箱內溫度不均勻。幹(gàn)燥箱與高溫箱有本質區別(bié),不能使用幹燥箱(xiāng)進行高溫試驗。