根據經驗影響產（chǎn）品可（kě）靠性各種環境應（yīng）力中，環境溫度（dù）應力所占的比重如圖1所示。

    其中各（gè）種環境溫度應力對產品可靠性的影響（xiǎng）比重如圖2所示（shì）。

    一、低溫試驗概述

     低溫試驗是用來確定元器件、設備或其（qí）他產品在低溫環（huán）境條件下的使用、運輸或存儲能力。隨著科學技術不斷發展，對產品的要求不斷提高，電子產品低溫工作的質量與可靠性（xìng）指標備受關注。
    低溫試驗用於考核或確定產品在低溫環境條件下存儲和（或）使用的（de）適應性，不用於評價產品（pǐn）在溫度變化期間的耐抗（kàng）性和工作能力。在產（chǎn）品開發階段、元器件（jiàn）的篩（shāi）選階段（duàn）可通過低溫試驗來考核（hé）產品。
    低溫對產品（pǐn）的影響主要表現在以下幾個方（fāng）麵（miàn）：
    （1）橡膠等柔韌性材（cái）料的彈性降低，並（bìng）產生破裂，如熱縮管的低溫試驗；
    （2）金屬和塑料脆性增大，導致（zhì）破裂或產生裂紋，如金屬（shǔ）封裝外殼的低溫試驗；
    （3）由於材料的收縮係數不同，在溫變率較大時，會引起活動部位卡死或轉動（dòng）不靈，如（rú）電連接（jiē）器的低溫試驗；
    （4）潤滑劑黏性增大（dà）或凝（níng）固（gù），活動部件之間摩擦力增大、引起動作滯緩，甚至停止工作；
    （5）電子元器件電參數漂移，影響產品的電性能，如集成電路三溫測試中的低溫測試；
    （6）結（jié）冰（bīng）或結霜引起產品（pǐn）結構破壞或受潮等。
    低溫試（shì）驗（yàn）條件的設定（dìng）由電子元器件產品設計和使用的環境條件決定，產品要求在怎麽樣的環境溫度下使用，試驗室就應該采用相應的溫（wēn）度條件來對其進行適應性（xìng）試驗考核（hé），因此，試驗條（tiáo）件（jiàn）與環境條件相（xiàng）一致而不矛（máo）盾。根（gēn）據標準規定，電（diàn）子元器件、儀器、儀表基本環境試驗標準，溫（wēn）度下限為 0℃、-10℃、-25℃、-40℃等幾檔（dàng），根據調查和（hé）收集到的資料（liào），我國境內氣象站測得的溫度為（wéi）-51℃，大興安嶺地區（qū）曾經測得溫度為-62℃，因此，增加了-55℃、-65℃等幾檔。
    隨著電（diàn）子元器件的進（jìn）一步發展，一些連接器、線纜組件需要承受-100℃的超低溫衝擊情況，在特定條件下，需要增加-100℃或-110℃的超低溫（wēn）試驗條件。在此嚴酷條件下，對電子元器件的考核是嚴酷的（de）。
    對於試驗保持時間，國際標準將低溫試驗（yàn）的持續時間定為 2h、16h、72h、96h 四種，這主要是（shì）從電子元器件產品使用環境（jìng）出發考慮的，為西（xī）歐、日本等國（guó）所采用。但美國軍（jun1）用標準普遍采用（yòng）保持24h或72h兩種（zhǒng）。我國軍用標準（zhǔn）提出按產品重（chóng）量來確定試驗時間。
    低溫試驗保持時間的長短，應取（qǔ）決於該產品在某一低溫（wēn）條件下保（bǎo）證內部凍透，即內部溫度達到與試驗條件相平衡（偏差小於 3℃），而不一定需要延長試驗（yàn）時間（對延（yán）長試驗時間是否有影響也進行過一些試驗驗證），因為低溫（wēn）下的作用（yòng）結果不像高溫時的“熱老化”作用有“積累”意義（yì）。因此，保持時（shí）間隻要能使樣品凍透，有足夠時間使材料受（shòu）溫度影響而產生收縮變形就可以了。

    二、低（dī）溫試驗技術和方法

    1.試驗目的
    低溫試驗用於考核產品在低溫環境條件下存儲和使（shǐ）用的適應性，常用於產（chǎn）品在開（kāi）發階段的型式試驗和元器件的篩選（xuǎn）試驗。
    2.試驗條件（jiàn）
    按照國（guó）標GB 2423.1—2008規定如下：
    （1）非散熱試驗樣品（pǐn）低溫試驗Ab：溫度漸變。
    （2）散熱試驗樣品低溫試驗Ad：溫度漸變。
    試驗的嚴酷（kù）程度由溫度（dù）和持續時間確定。
    溫度：-65℃；-55℃；-40℃；-25℃；-10℃；-5℃；+5℃。試驗溫度的允許偏差均為±3℃。
    持續時間：2h；16h；72h；96h。
    3.試驗程序
    試驗Ab：非散熱試驗樣品溫度漸變的低溫試驗，用（yòng）以確定非散熱的電（diàn）子電工產品（包括元件、設備或其他產品）低溫下存儲和使用的適應性。
    將處於室溫的試驗（yàn）樣品，按正常位置放入試驗箱內，開動（dòng）冷源，使試驗箱溫度從室溫降低到規定試驗溫度並使試驗樣品達到溫度穩定。箱內溫度（dù）變化速率為不大（dà）於 1℃/min（不超（chāo）過5min時（shí）間的平均值）。
    試驗（yàn）Ad：散熱試驗樣品溫度漸變的低溫試驗，確定散熱電子電工（gōng）產品（包括元器件（jiàn）、設備（bèi）或其他產品）低（dī）溫條件下使用（yòng）的適應性。
    4.有關技（jì）術和設備（bèi）要求
    （1）有關技術。若試（shì）驗的目的僅僅是檢查試驗樣品在低溫時能否正常工作，則試驗的時間隻限於使試驗樣品溫度（dù）達到穩定即（jí）可；若作為與（yǔ）低溫（wēn）耐（nài）久性或（huò）可靠性相聯係的（de）有關（guān）試（shì）驗時，則其試驗所需的持（chí）續時間按有關標準規定（dìng）。
    試（shì）驗時要注意區分兩類試驗樣品：無人工冷卻的試驗樣品和有人工冷卻的（de）試驗樣品。無人工（gōng）冷（lěng）卻的試驗樣品分為無強迫空氣循環（huán）的試驗和有強迫空（kōng）氣循環的試驗，無強迫空（kōng）氣循環的試（shì）驗，是模擬自由空氣條（tiáo）件影響的一種試驗方法。有強迫空氣循環的試驗，有兩種方法。方法 A 適（shì）用於試驗箱足夠大，不用強（qiáng）迫（pò）空氣循環（huán）也可滿足試驗要求，但僅能（néng）借助空氣循環才能保持箱（xiāng）內的（de）環境溫度（dù）。方法B用（yòng）於（yú）方法A不能應（yīng）用（yòng）的場合（hé），例如，用作試驗的試驗箱體積太小（xiǎo），當無強迫空氣循環就不能符合試驗要（yào）求的場合。
    有人工冷卻的試（shì）驗樣品，一般可按（àn）無強迫空氣循環方（fāng）法進行試驗。
    這（zhè）三項低溫試驗對於（yú）試驗樣品的工作性能試驗（yàn），必須按有關標準規定對（duì）試驗樣品給予通電或電氣負載，並檢查確定能否達到規定的功能。
按要求施加規定的試驗條件前，應對樣品進行外觀及電氣和機械性能的初始檢（jiǎn）測（cè），然後按有關標準的規定在試驗期間或結束時（shí）加負載和進行中間檢測（cè），檢測時試驗樣品不應從（cóng）試驗箱中取出。按照規定要求進行恢複，後對（duì）樣品進行（háng）外觀（guān）及電氣和機械性能的檢測。
    （2）試驗設備（bèi）要求。試驗箱應（yīng）能夠在試驗工作空（kōng）間內保持規定的溫度條（tiáo）件，可以采用強迫空氣循環來保持溫度均勻。為了限製輻射影響，試驗箱內壁各部分溫度（dù）與規（guī）定（dìng）試驗溫度之差不應超（chāo）過 8%（按開爾文溫度計），且試驗樣品不應受到不符合上述要求的任何加熱與（yǔ）冷卻元器件的直接（jiē）輻射。

    三、高溫試驗概（gài）述

    高（gāo）溫環境條件可能改（gǎi）變構成設備材料的物理性（xìng）能和電氣性能，能夠引起設備發生多種（zhǒng）故障。例（lì）如不同材料膨脹係數不一致（zhì）使得部件（jiàn）相互咬死（sǐ）、材料尺寸全部或局部改變、有機材（cái）料褪色、裂解或龜（guī）裂紋（wén）等。因此， 高溫試驗（yàn）的目的是評價設備或元器件在高（gāo）溫工作、運輸或存儲條件下，高溫對樣品外觀、功能及性（xìng）能等的影響。高溫試驗對元器件及設備可（kě）靠性的影響很大。
    在（zài）進行高溫試驗時，應按照不同試驗目的遵循不同的原則（zé）。一（yī）是節省壽命原則，目的（de）是（shì）施加的（de）環境應力對試件的損傷從小到大，使試件能經曆更多的試驗項目；二是施加的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（zhèn）動和衝擊等力（lì）學環境試驗之後進行高溫試驗。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、現有條件以及各個試驗環境的預期綜合效應等因素確定試（shì）驗順序。確定壽命期間環境影響的順序時（shí），需要考慮元器件在使用中重複出（chū）現的環境影響。
    在 GJB 360B—2009《電子及電（diàn）氣元件試驗方法》中涉及高溫（wēn）試驗的有“高溫壽命試驗”，其試驗目的是用於確定試驗樣品在（zài）高溫條件下工作一段時間後，高溫對（duì）試驗樣品的電氣和機械性能的影響，從而對試驗（yàn）樣品的質量做出評定。
    在（zài） GJB 128A—1997《半導（dǎo）體分立器件試驗方法》中涉及高溫試驗的有“高溫壽命（mìng）（非工（gōng）作）”和“高溫壽命（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承受規定的高溫條件下（xià）是否符合（hé）規定的失效率（lǜ），後者的試（shì）驗目的（de）是用於確定器件在承受（shòu）規定的條件下是否符合規定（dìng）的抽樣方案。
    電子元器件在高溫環境中，其冷卻條件惡化（huà），散熱困（kùn）難，將使器件的電參（cān）數發生明顯變化或絕緣性（xìng）能下降。例如（rú），在（zài）高（gāo）溫條件下，存在於半導（dǎo）體器件芯片表麵及管殼（ké）內的雜質加速反應，促使沾汙嚴重的產品加速退化（huà）。此外，高溫條（tiáo）件對芯片的（de）體內缺陷、矽氧（yǎng）化層和鋁膜中的缺陷以及不良的裝片、鍵合工藝等也有一定的檢驗效果。
    GJB 150《軍用設備環境試驗條件》是設備環境（jìng）試（shì）驗標準，它規定了統一的環境試驗條件或等級，用以評價設備適應自然（rán）環（huán）境和誘發環境（jìng）的能力，適用於設備研（yán）製（zhì）、生產和交付各階段（duàn），是製定有關（guān）設備標準（zhǔn）和技術（shù）文件的基礎和選用依據。

    四、高溫試驗方法與技術

    1.試（shì）驗（yàn）條件
    對於（yú）溫（wēn）度條件，GJB 360B—2009的“高溫壽命試驗（yàn）”條件（jiàn）從表1中選取。

表1 高溫壽命試驗溫度條（tiáo）件

    GJB 128A—1997的高溫試驗則一（yī）般選取規範中規（guī）定的溫度。

    對於試驗時間，GJB 360B—2009的“高溫壽命試驗”條件從表2中選取。

    GJB 128A—1997 的“高溫壽命（非工（gōng）作）”試驗時間按照有關規範的規定，“高（gāo）溫壽（shòu）命（非工作）（抽樣方案）”試驗則一般選取340h。
在試驗期間，GJB 360B—2009的（de）“高溫（wēn）壽命試驗”規定施加在（zài）試（shì）驗樣品上的試驗電壓（yā）、工作循環、負荷及其他（tā）工作條（tiáo）件由有關標準確定。
    2.試驗設（shè）備
    試驗設（shè）備主（zhǔ）要有 高低溫試驗箱和溫度計。高低溫試驗（yàn）箱提供一定的（de）高溫場所（suǒ）（環境（jìng）），溫度計用於測量和監控試驗（yàn）溫度，還（hái）要有測量電（diàn）性能參數的測量係統。
    3.試驗程（chéng）序
    （1）試驗樣品（pǐn）的安（ān）裝。試驗樣品應按其正常方式進行（háng）安裝。當幾組試（shì）驗樣品同（tóng）時（shí）受（shòu）試時（shí），試驗樣品之間安裝距離應按（àn）單組的要求做（zuò）出規定，當沒有規定距離時，安裝（zhuāng）的距離應使試驗（yàn）樣品彼此之間溫度影響（xiǎng）減至小，當不同材料製（zhì）成的試驗樣品互相之間可能會產生不良影響並會改變試驗結果時，則不能同時進行試驗（yàn）。
    （2）初始檢測。初（chū）始（shǐ）檢驗應按有關規範的規定，對試驗樣（yàng）品進行（háng）外觀檢查以及電性能及機（jī）械性能檢測。
    （3）試驗。確定試驗時間後，將試驗箱（室）溫度升（shēng）至規（guī）定的溫度，如果是工作（zuò）試驗（yàn），還（hái）需要在試驗樣品上施加規定的電壓、工作循環、負荷及（jí）其他工作條件（jiàn）。
    （4）中間檢（jiǎn）測（cè）。中間檢測是試驗期間應按有關規範的規定，對試驗樣品進行性能檢測（cè）。
    （5）後檢測。後檢測是（shì）試（shì）驗結束後，按有（yǒu）關規範的（de）規（guī）定，對試驗樣品進行外觀檢查，電性能及機械性能檢測。
    4.有關技術與設（shè）備要求
    （1）有關技術。對於（yú）試（shì）驗期間溫（wēn）度（dù）的測量，應在距（jù）離被試任一樣品或同類樣品組的規定的自由間隔內進行。此外，溫度測（cè）量也（yě）應在（zài）由樣品所（suǒ）產生的熱對（duì）溫度記（jì）錄影響（xiǎng）小的位置上進行。
    對於合格判據，應由具體的規範來規（guī）定。
    有關的（de）具體規範在采用本試驗（yàn）方法時，在適當的前提（tí）下應規定下列細則：
    ① 距試驗樣品的溫度測量位置（以厘米（mǐ）計算）；
    ② 如（rú）果適用，靜止空氣的要求；
    ③ 如果（guǒ）需要，安裝方法及（jí）試（shì）驗樣品間的距離；
    ④ 試驗溫（wēn）度及溫（wēn）度容差；
    ⑤ 試驗時間；
    ⑥ 工作條件；
    ⑦ 檢測項目；
    ⑧ 失效判據（jù）。
    （2）試驗設（shè）備的要求。進行（háng）本試驗的設備應滿足以下要求：
    ① 高低（dī）溫試驗箱應在試驗工作空間滿足本試（shì）驗規定的試驗（yàn）條件，可以（yǐ）采用強迫空氣循環來保持試驗條件（jiàn）的均勻性，但不能強製氣流直接衝擊試驗樣品；
    ② 應減（jiǎn）少輻射問題，高低溫試驗箱各部分（fèn）的壁（bì）溫與規定的試驗環境溫度之差不應大於3%（按熱力學（xué）溫度（dù）計），試驗箱（室）的結構應使輻射熱對試驗樣（yàng）品的影響降至小程度；
    ③ 對於（yú）濕度，每立方米空氣中不應超過 20g 水蒸氣（相當於 35℃時 50%的相對濕（shī）度）。
    ④ 幹（gàn）燥箱不（bú）適於做高溫試驗（yàn）。
    不少（shǎo）單（dān）位（wèi）進行例行高溫試驗時使用幹燥箱做電子元器件等電子（zǐ）產品（pǐn）的高溫試驗，這是不合適的（de），試驗後得（dé）到的數據不可靠，甚（shèn）至燒壞樣品，導（dǎo）致錯誤的結（jié）論。高溫箱必須（xū）提供符合高溫的試驗條件，真（zhēn）實地再現高溫環境，高溫試（shì）驗時對設備（bèi）的溫度偏差一般要求為±2℃，如果試驗尺寸較大，溫度偏差和溫度波動度可以適（shì）當放寬。而幹燥箱采用的是壁溫加熱的方法，試驗箱的（de）牆壁溫度會大於規定（dìng）的試驗（yàn）環境溫度 3%的誤（wù）差，且（qiě）箱內無循環加熱通風（fēng），工作空間與箱壁的溫度偏差太大（dà），箱內溫度不均勻（yún）。幹燥箱與高溫箱有（yǒu）本質（zhì）區別，不（bú）能使用幹燥箱進行高溫試驗。

    五、溫（wēn）度變化試驗概述

    涉及溫度變（biàn）化的試驗有GJB 360B—2009 的“溫度衝擊試驗”、GJB 128A—1997 的“熱衝擊（液體-液體）”和“溫度循環（空（kōng）氣-空氣）”、GJB 548B—2005 的（de）“熱衝擊”和“溫度循環”試（shì）驗。
    溫度衝（chōng）擊（jī）試驗的目（mù）的在於確定試驗樣品耐（nài）受高、低溫極值交替衝擊（jī）的能力，其中液體介（jiè）質（zhì）法用於評價試驗樣品（pǐn）經受溫度變化速度（dù）更快的（de）溫（wēn）度衝擊的能力。

    對於（yú）空氣介質法，GJB 360B—2009規定的試驗條件如表3所示。

表3 空氣介質法試驗條件

    對於液體介質法，GJB 360B—2009規定的試驗條（tiáo）件0~100攝氏度，偏差-5~0攝氏度（dù）。

    GJB 128A—1997和GJB 548B—2005規定的試驗條件如表4所示。

    GJB 128A—1997 和 GJB 548B—2009 規定從熱到冷或從（cóng）冷到熱的總（zǒng）轉移時（shí）間不應超過10s，負載應在5min內達到規定的溫度保（bǎo）持時間不應少於2min。

    六、溫度變化試驗方法及技術

    1.試驗方（fāng）法
    1）初（chū）始檢測
    初始檢測應按有（yǒu）關規範的規定，對試驗樣品進行外觀檢查以（yǐ）及電性能和機械性能檢測。
    2）試驗樣品的安裝
    對於（yú）空（kōng）氣（qì）介質法，試（shì）驗（yàn）樣品的安（ān）裝按有關規範規定，當裝入試驗箱時，應（yīng）使氣流（liú）暢通無阻地穿過（guò）或繞過試驗（yàn）樣品。
    3）試驗
    空氣介質法的試驗要（yào）求如下（xià）：
    ① 先（xiān）將試驗樣（yàng）品置於低溫箱（xiāng）中，此時，低溫箱的溫度已調至規定的極值溫度，並在此溫度下保（bǎo）持規定的時間。
    ② 保溫時間結束，在 5min 內將（jiāng）試驗樣品從低溫箱移至高溫箱中。此時，高溫箱的溫度已調（diào）至規定的（de）極值溫（wēn）度，並在此（cǐ）溫度下保持規定的時（shí）間。
    ③ 保溫時間結束（shù），在 5min 內（nèi）將試驗樣品從高溫（wēn）箱移至低溫箱中。此時，低（dī）溫箱的溫度已調至規定的（de）極值（zhí）溫度，並在（zài）此溫度下保持（chí）規定（dìng）的時間。
    ④ 按規定的循環（huán）次數，重複（2）～（3）。當試驗樣品從一個試驗箱轉（zhuǎn）換到另一個試驗（yàn）箱時，不應承受強製的循環氣流。
    4）中間檢測
    中間檢測是試驗期間，按有關規範的規定，對試驗（yàn）樣品進行性能檢測。
    5）恢複（fù）
    後循環結束（shù），試驗樣品置於試驗的標準大（dà）氣（qì）條件（jiàn）下達到溫度（dù）穩（wěn）定（dìng）。
    6）後檢測
    後檢測是試（shì）驗結束後，應按有關規範規定，對試驗樣品進行（háng）外觀檢查、電性能及機（jī）械性能檢測。
    2.有關技術
    對於GJB 360B—2009，在采用單箱進行試驗的（de）情（qíng）況（kuàng）下，第1步和第3步的溫（wēn）度極值是在（zài）沒有移動試驗樣品的情況下獲得的，第 2 步和第 4 步則不（bú）適用。但從低溫到高溫（或相反）的轉移（yí）時間不應超過5min。
    初的 5 次循（xún）環應連續地進行。5 次（cì）循環後，在任何一次循環完成之後都可以中斷試驗，在恢複試驗（yàn）之前可允許試驗樣品恢複到試驗的標準大氣條（tiáo）件。
    對於GJB 128A—1997和GJB 548B—2005，樣品放在容器中的位置應使得液體無阻（zǔ）礙地越過和圍（wéi）繞樣品流（liú）動（dòng）。當試驗樣品批增加或減少，或在電源和設備故（gù）障（zhàng）時，規（guī）定完成（chéng）的總循環次數的試驗可以中斷，但（dàn）如果中斷次數超（chāo）過規定的總循（xún）環次數的 10%，則試驗必須重新開始。
    對於失效判據，由有關規範規定。
    有（yǒu）關規（guī）範采（cǎi）用本試驗時應規定下列細則：
    ① 安裝方法；
    ② 試驗條件，如循環次數，在極限溫度下的試驗時間（jiān）；
    ③ 初始、中間及後檢測方法。
    ④ 轉移（yí）時間；
    ⑤ 恢複時間；
    ⑥ 失效判據。
    3.試驗設備的要求（qiú）
    對於空（kōng）氣介質（zhì）法，試驗設（shè）備的要求如下：
    ① 高低（dī）溫（wēn）冷熱衝擊試驗箱應能滿足規定的（de）極限溫度條件；
    ② 高低（dī）溫冷熱衝（chōng）擊試驗箱應符合本試驗規定的容差；
    ③ 試驗箱應有足夠的（de）熱容量，以（yǐ）便試驗樣品放入試驗箱後，在 5min 內工作空間就能恢複到規定的溫度值；
    ④ 試驗樣品的安裝和支撐架的熱導率應（yīng）低（dī），以保證試（shì）驗樣品與安裝和支撐架間處於一種絕熱狀態。
    對於液體介質法，GJB 360B—2009對試驗設備的要求如下（xià）：
    ① 應有兩個液槽，一個用於低溫，另一個用於（yú）高溫。試驗時，試驗樣品應能方便地浸入，並（bìng）能迅速（sù）從一個槽轉入另一個槽。在上述浸入與轉換時，液體不應被攪動。

    ② 低溫槽中的液體溫度為

    ③ 高溫槽中（zhōng）的液體（tǐ）溫度為

    ④ 試驗用的液（yè）體，應與（yǔ）試驗樣品生產使用的材料和保護層相（xiàng）適應，一般用水。
    GJB 128A—1997和GJB 548B—2005對（duì）試驗設備的要求如下（xià）：
    ① 所用容（róng）器在裝有負載時，應能在工作區提供和控製規定的溫度；
    ② 熱容量和（hé）液體循環必須使工作區和負載滿足規定的條件和時限；
    ③ 在試驗期間，應（yīng）采（cǎi）用指示器或記錄（lù）器讀出（chū）監測敏感器的讀數，應連續地監測壞情況負載（zǎi）溫度；

    ④ 當需要確認容器性能時，應在（zài）負載和配置條（tiáo）件下證實壞（huài）情（qíng）況負載溫度。

來源：可靠（kào）性雜壇