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快速溫變?cè)囼?yàn)箱的低溫高溫試驗(yàn)條件
快速變溫試驗(yàn)箱技術(shù)規(guī)范:
型號(hào)：ASR-225、ASR-408、ASR-800、ASR-1000、ASR-1500、
內(nèi)盒尺寸(寬x深x高厘米)：50×60×75、60×80×85、80×100×100、100×100×100、100×100×150
外箱尺寸(寬x深x高厘米)：115×125×160、125×145×170、145×195×185、155×225×195、250×125×190
載重量：20公斤、30公斤、30公斤、50公斤、75公斤
溫度變化率：相等/平均溫度為5℃/分鐘、10℃/分鐘、15℃/分鐘和20℃/分鐘。
溫度范圍：-70℃~﹢180℃
溫度均勻性：≤2℃
溫度波動(dòng)度：0.5℃
溫度偏差：2℃
溫度范圍-40℃/-55℃ ~+125℃(高溫至少+85℃)
濕度范圍：20%~98%
濕度偏差：3%(> 75%相對(duì)濕度)，5%(≤75%相對(duì)濕度)
腳輪：四個(gè)腳輪(不含腳輪)增加50 ~ 120 mm。
觀察孔：450×450毫米，帶加熱裝置，防止結(jié)露和結(jié)霜。
試驗(yàn)孔：φφ100mm位于箱體右側(cè)(人面對(duì)門)
燈：35W/12V
節(jié)能調(diào)節(jié)模式：PID冷端調(diào)節(jié)模式(即制熱不制冷，制冷不制熱)比平衡溫度調(diào)節(jié)模式節(jié)能40%。
加熱方式：鎳合金電熱絲(三重過(guò)熱保護(hù))
壓縮機(jī)：德國(guó)原裝進(jìn)口品牌壓縮機(jī)
冷卻的：環(huán)保型制冷劑R404a/R23(臭氧消耗指數(shù)為0)
冷卻模式：水冷(水溫7℃ ~ 28℃，水壓0.1 ~ 0.3 MPa)保證冷卻性能。
控制器：7英寸彩色觸摸屏控制器
操作方式：程序運(yùn)行+定值運(yùn)行
傳感器：PT100
通信功能：RS485標(biāo)準(zhǔn)USB
曲線記錄功能：自動(dòng)觸摸屏記錄
電源：30V 10%/50Hz，三相四線加接地線(3P+N+G)
一、低溫試驗(yàn)概述
低溫試驗(yàn)用于確定部件、設(shè)備或其他產(chǎn)品在低溫環(huán)境下的使用、運(yùn)輸或貯存能力。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，對(duì)產(chǎn)品的要求也在不斷提高，電子產(chǎn)品在低溫下工作的質(zhì)量和可靠性指標(biāo)備受關(guān)注。
低溫試驗(yàn)用于評(píng)估或確定產(chǎn)品在低溫環(huán)境下儲(chǔ)存和/或使用的適應(yīng)性，而不是用于評(píng)價(jià)產(chǎn)品在溫度變化過(guò)程中的抵抗能力和工作能力。在產(chǎn)品開發(fā)階段和組件篩選階段，產(chǎn)品可以通過(guò)低溫測(cè)試。
對(duì)低溫產(chǎn)品的影響主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面:
(1)橡膠等柔性材料的柔韌性降，出現(xiàn)裂紋，如熱收縮管的低溫試驗(yàn)；
(2)金屬和塑料的脆性增加，導(dǎo)致開裂或龜裂，如金屬包裝外殼的低溫試驗(yàn)；
(3)由于材料的收縮系數(shù)不同，溫度變化率高時(shí)，運(yùn)動(dòng)部件會(huì)卡死或轉(zhuǎn)動(dòng)無(wú)效，如電連接器的低溫試驗(yàn)；
(4)潤(rùn)滑劑粘度增大或凝固，運(yùn)動(dòng)部件間的摩擦力增大，使運(yùn)動(dòng)變慢甚至停止工作；
(5)電子元器件電參數(shù)漂移影響產(chǎn)品電性能，如集成電路三溫試驗(yàn)中的低溫試驗(yàn)；
(6)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)因凍結(jié)或結(jié)霜而損壞或受潮。
低溫試驗(yàn)條件的設(shè)置是由電子元件設(shè)計(jì)和使用的環(huán)境條件決定的。要求產(chǎn)品在什么環(huán)境溫度下使用，實(shí)驗(yàn)室應(yīng)采用相應(yīng)的溫度條件對(duì)其進(jìn)行適應(yīng)性試驗(yàn)評(píng)估。因此，試驗(yàn)條件與環(huán)境條件是一致的，沒(méi)有矛盾。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)《電子元器件、儀器儀表基本環(huán)境試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)》，溫度下限為0℃、-10℃、-25℃、-40℃等。根據(jù)調(diào)查和收集的資料，我國(guó)氣象站測(cè)得的*低溫為-51℃，大興安嶺地區(qū)曾測(cè)得的*低溫為-62℃。因此，它增加了
隨著電子元器件的進(jìn)一步發(fā)展，一些連接器和電纜元件需要承受-100℃的超低溫沖擊。在一定條件下，需要增加-100℃或-110℃的超低溫試驗(yàn)條件。在這種苛刻的條件下，對(duì)電子元件的檢查是苛刻的。
關(guān)于測(cè)試保持時(shí)間，國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)將低溫測(cè)試的持續(xù)時(shí)間定義為2h、16h、72h、96h，主要是從電子元器件的使用環(huán)境考慮，西歐、日本等國(guó)都采用。但美軍標(biāo)一般采用24小時(shí)或72小時(shí)兩種方式。我國(guó)軍標(biāo)提出根據(jù)產(chǎn)品重量確定測(cè)試時(shí)間。
低溫試驗(yàn)的持續(xù)時(shí)間應(yīng)取決于產(chǎn)品在一定低溫條件下的內(nèi)部?jī)鼋Y(jié)，即內(nèi)部溫度與試驗(yàn)條件平衡(偏差小于3℃)，不需要延長(zhǎng)試驗(yàn)時(shí)間(已經(jīng)進(jìn)行了一些試驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證延長(zhǎng)試驗(yàn)時(shí)間是否有影響)，因?yàn)榈蜏叵碌男?yīng)結(jié)果不像高溫下的“熱老化”效應(yīng)那樣“累積”。所以只要保溫時(shí)間能讓樣品凍透，就有足夠的時(shí)間讓材料在溫度的影響下收縮變形。
二、低溫試驗(yàn)技術(shù)和方法
1.測(cè)試目的
低溫試驗(yàn)用于評(píng)定產(chǎn)品在低溫環(huán)境下貯存和使用的適應(yīng)性，常用于產(chǎn)品開發(fā)階段的型式試驗(yàn)和元器件的篩選試驗(yàn)。
2.試驗(yàn)條件
根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB 2423.1—2008，如下:
(1)非散熱試樣Ab的低溫試驗(yàn):溫度梯度。
(2)散熱測(cè)試樣品Ad的低溫測(cè)試:溫度梯度。
測(cè)試的嚴(yán)格程度由溫度和持續(xù)時(shí)間決定。
溫度:-65℃；-55℃;-40℃;-25℃;-10℃;-5℃;+5℃。試驗(yàn)溫度的允許偏差均為±3℃。
時(shí)長(zhǎng):2h；16h72h96小時(shí).
3.檢查法
Ab:非散熱測(cè)試樣品溫度梯度低溫測(cè)試，用于確定非散熱電子電氣產(chǎn)品(包括元器件、設(shè)備或其他產(chǎn)品)在低溫下貯存和使用的適應(yīng)性。
將室溫下的試樣按正常位置放入試驗(yàn)箱中，啟動(dòng)冷源將試驗(yàn)箱的溫度從室溫降至規(guī)定的試驗(yàn)溫度，并穩(wěn)定試樣。柜內(nèi)溫度變化率不大于1℃/min(不大于5min的平均值)。
測(cè)試Ad:散熱測(cè)試樣品溫度梯度的低溫測(cè)試，以確定散熱電子電氣產(chǎn)品(包括元器件、設(shè)備或其他產(chǎn)品)在低溫條件下的適應(yīng)性。
4.相關(guān)技術(shù)和設(shè)備要求
(1)相關(guān)技術(shù)。如果試驗(yàn)的目的只是檢查試樣在低溫下能否正常工作，則試驗(yàn)時(shí)間只限于使試樣的溫度穩(wěn)定；如果用作低溫耐久性或可靠性的相關(guān)試驗(yàn)，相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中應(yīng)規(guī)定試驗(yàn)所需的持續(xù)時(shí)間。
注意區(qū)分兩種測(cè)試樣品:沒(méi)有人工冷卻的和有人工冷卻的。無(wú)人工冷卻的試樣分為無(wú)強(qiáng)制空氣循環(huán)的試樣和有強(qiáng)制空氣循環(huán)的試樣。無(wú)強(qiáng)制空氣循環(huán)試驗(yàn)是一種模擬自由空氣條件影響的試驗(yàn)方法。強(qiáng)制空氣循環(huán)測(cè)試有兩種方法。方法A適用于試驗(yàn)箱足夠大，不需要強(qiáng)制空氣循環(huán)就能滿足試驗(yàn)要求，但只能通過(guò)空氣循環(huán)來(lái)維持試驗(yàn)箱內(nèi)環(huán)境溫度的情況。方法B用于方法A不能適用的場(chǎng)合，例如，當(dāng)用于試驗(yàn)的試驗(yàn)箱容積過(guò)小，沒(méi)有強(qiáng)制空氣循環(huán)就不能滿足試驗(yàn)要求。
帶人工冷卻的試樣一般可采用無(wú)強(qiáng)制空氣循環(huán)的方法進(jìn)行測(cè)試。
對(duì)于這三項(xiàng)低溫試驗(yàn)中試樣的工作性能測(cè)試，必須按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)試樣進(jìn)行通電或電加載，檢查能否達(dá)到規(guī)定的功能。
在根據(jù)要求施加規(guī)定的試驗(yàn)條件之前，應(yīng)首先對(duì)樣品進(jìn)行外觀、電氣和機(jī)械性能試驗(yàn)，然后根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)在試驗(yàn)過(guò)程中或試驗(yàn)結(jié)束時(shí)進(jìn)行加載和試驗(yàn)。在試驗(yàn)過(guò)程中，不得將試樣帶出試驗(yàn)箱。按照規(guī)定的要求進(jìn)行回收，*然后對(duì)樣品的外觀、電氣和機(jī)械性能進(jìn)行測(cè)試。
(2)測(cè)試設(shè)備要求。試驗(yàn)箱應(yīng)能在試驗(yàn)工作區(qū)內(nèi)保持規(guī)定的溫度條件，可采用強(qiáng)制空氣循環(huán)來(lái)保持溫度均勻。為限制輻射的影響，試驗(yàn)箱內(nèi)壁各部分的溫度與規(guī)定的試驗(yàn)溫度之差不應(yīng)超過(guò)8%(根據(jù)開爾文溫度計(jì))，試樣不應(yīng)被任一不符合上述要求的加熱和冷卻部件直接輻射。
三、高溫試驗(yàn)概述
高溫環(huán)境條件可能會(huì)改變構(gòu)成設(shè)備的材料的物理和電氣特性，從而導(dǎo)致各種設(shè)備故障。比如不同材料的膨脹系數(shù)不一致，以至于成分相互咬合，材料的尺寸全或部分變化，有機(jī)材料褪色、開裂或龜裂。因此，高溫試驗(yàn)的目的是評(píng)價(jià)設(shè)備或部件在高溫下工作、運(yùn)輸或儲(chǔ)存時(shí)，高溫對(duì)樣品的外觀、功能和性能的影響。高溫對(duì)元器件和設(shè)備的可靠性影響很大。
進(jìn)行高溫試驗(yàn)時(shí)，應(yīng)根據(jù)不同的試驗(yàn)?zāi)康淖裱煌脑瓌t。一是保命原則，其目的是所施加的環(huán)境應(yīng)力對(duì)試件的損傷由小到大，使試件能經(jīng)歷更多的試驗(yàn)項(xiàng)目；第二，施加的環(huán)境應(yīng)力能量zui大限度的表現(xiàn)出疊加效應(yīng)的原理。根據(jù)這一原理，高溫試驗(yàn)應(yīng)在振動(dòng)、沖擊等機(jī)械環(huán)境試驗(yàn)后進(jìn)行。在具體操作時(shí)，應(yīng)根據(jù)試件的特點(diǎn)、具體的工作順序、預(yù)期的使用場(chǎng)合、現(xiàn)有的條件以及預(yù)期的各種試驗(yàn)環(huán)境的綜合作用來(lái)確定試驗(yàn)順序。在確定壽命期間環(huán)境影響的順序時(shí)，有必要考慮使用中的部件的重復(fù)環(huán)境影響。
在GJB 360B—2009《電子電氣元器件試驗(yàn)方法》中，高溫試驗(yàn)涉及“高溫壽命試驗(yàn)”，其目的是確定試樣在高溫下工作一段時(shí)間后，高溫對(duì)其電氣和機(jī)械性能的影響，從而評(píng)價(jià)試樣的質(zhì)量。
在GJB 128A—1997《分立半導(dǎo)體器件測(cè)試方法》中，有兩種高溫測(cè)試:高溫壽命(非工作)和高溫壽命(非工作)(抽樣方案)。前一項(xiàng)測(cè)試的目的是確定器件在規(guī)定的高溫條件下是否滿足規(guī)定的失效率，后一項(xiàng)測(cè)試的目的是確定器件在規(guī)定的條件下是否滿足規(guī)定的采樣方案。
在高溫環(huán)境下，電子元器件的冷卻條件惡化，散熱困難，會(huì)可見改變?cè)骷碾妳?shù)或降其絕緣性能。例如，在高溫下，存在于芯片表面和半導(dǎo)體器件封裝內(nèi)部的雜質(zhì)會(huì)加速反應(yīng)，并加速嚴(yán)重污染產(chǎn)品的降解。此外，高溫條件對(duì)芯片在體內(nèi)的缺陷、氧化硅層和鋁膜中的缺陷、貼裝和鍵合工藝不良也有一定的檢查作用。
GJB 150“軍用設(shè)備的環(huán)境試驗(yàn)條件”是設(shè)備的環(huán)境試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)。它規(guī)定了統(tǒng)一的環(huán)境試驗(yàn)條件或等級(jí)，以評(píng)價(jià)設(shè)備適應(yīng)自然環(huán)境和誘發(fā)環(huán)境的能力。適用于裝備研制、生產(chǎn)和交付的各個(gè)階段，是制定相關(guān)裝備標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)文件的依據(jù)和選型依據(jù)。
四、高溫試驗(yàn)方法和技術(shù)
1.試驗(yàn)條件
GJB 128A—1997高溫試驗(yàn)一般選取規(guī)范規(guī)定的高溫度。
GJB 128A—1997“高溫壽命(非工作)”試驗(yàn)時(shí)間符合相關(guān)規(guī)定，“高溫壽命(非工作)(抽樣方案)”試驗(yàn)時(shí)間一般為340小時(shí)。
在試驗(yàn)期間，GJB 360B—2009《高溫壽命試驗(yàn)》規(guī)定，施加于試樣的試驗(yàn)電壓、占空比、負(fù)載等工況應(yīng)由相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)確定。
2.測(cè)試設(shè)備
測(cè)試設(shè)備主要包括高溫箱(高溫室)和溫度計(jì)。高溫箱或高溫溫室提供一定的高溫場(chǎng)所(環(huán)境)，溫度計(jì)用于測(cè)量和監(jiān)控試驗(yàn)溫度，還有測(cè)量電性能參數(shù)的測(cè)量系統(tǒng)。
3.檢查法
(1)安裝測(cè)試樣品。應(yīng)以正常方式安裝試樣。當(dāng)幾組試樣同時(shí)進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)，試樣之間的安裝距離應(yīng)按單組的要求規(guī)定。如果沒(méi)有規(guī)定距離，安裝距離應(yīng)該將測(cè)試樣品之間的溫度影響降到很小。當(dāng)不同材料制成的試樣可能相互產(chǎn)生不良影響，改變?cè)囼?yàn)結(jié)果時(shí)，試驗(yàn)不能同時(shí)進(jìn)行。
(2)初步檢測(cè)。初次檢驗(yàn)時(shí)，應(yīng)按相關(guān)規(guī)范對(duì)試樣進(jìn)行外觀檢查、電氣和機(jī)械性能檢查。
(3)測(cè)試。確定試驗(yàn)時(shí)間后，將試驗(yàn)箱(室)的溫度升至規(guī)定溫度。如果是工作試驗(yàn)，需要對(duì)試驗(yàn)樣品施加規(guī)定的電壓、工作循環(huán)、負(fù)載等工作條件。
(4)中間檢測(cè)。中間試驗(yàn)時(shí)，應(yīng)按相關(guān)規(guī)范對(duì)試驗(yàn)樣品的性能進(jìn)行測(cè)試。
(5)檢查。試驗(yàn)是指試驗(yàn)結(jié)束后，根據(jù)相關(guān)規(guī)范的規(guī)定，對(duì)試驗(yàn)樣品進(jìn)行外觀檢查、電氣性能和機(jī)械性能試驗(yàn)。
4.相關(guān)技術(shù)和設(shè)備要求
(1)相關(guān)技術(shù)。對(duì)于試驗(yàn)過(guò)程中的溫度測(cè)量，應(yīng)在規(guī)定的自由間隔內(nèi)從任一待測(cè)樣品或類似樣品組中進(jìn)行。此外，溫度測(cè)量還應(yīng)在樣品產(chǎn)生的熱量對(duì)溫度記錄影響很小的位置進(jìn)行。
當(dāng)采用這種試驗(yàn)方法時(shí)，應(yīng)在適當(dāng)?shù)那疤嵯乱?guī)定以下細(xì)則:
①?gòu)脑嚇拥臏y(cè)溫位置算起(以厘米計(jì)算)；
②如果適用，靜止空氣的要求；
③如有必要，測(cè)試樣品的安裝方法和間距；
④測(cè)試溫度和耐溫性；
⑤測(cè)試時(shí)間；
⑥工作條件；
⑦測(cè)試項(xiàng)目；
⑧失效準(zhǔn)則。
