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  • 元器件溫度循環試驗,也稱為熱循環試驗、高低溫循環試驗

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    一、概念

    溫度循環試驗,也稱為熱循環試驗、高低溫循環試驗,將試驗樣品暴露于預設的高低溫交替的試驗環境中所進行的可靠性試驗。丹泊儀器高低溫濕熱交變試驗箱可滿足此實驗目的。
    溫度循環試驗適用于揭示評估由剪切應力所引起的“蠕變-應力釋放”疲勞失效機理和可靠性,在焊點的失效分析和評價方面應用廣泛。
    二、試驗目的
    溫度循環試驗是驗證模擬溫度交替變化環境對電子元器件的機械性能及電氣性能影響的試驗,考核電子元器件在短期內反復承受溫度變化的能力及不同結構材料之間的熱匹配性能,暴露元器件潛在的材料缺陷和制造質量缺陷,消除早期失效,提高產品可靠性。
    三、試驗原理
    電子元器件在實際使用中可能會遇到溫差變化比較大的環境條件。溫度循環試驗通過設定的試驗應力曲線,使元器件在短期內反復承受極端高、低溫變化應力,以及極端溫度交替突變影響,從而暴露出元器件因材料熱脹冷縮性能不匹配、內引線和管芯涂料溫度系數不匹配、芯片裂紋、接觸不良和制造工藝等原因而造成的失效并加以剔除。
    四、試驗設備
    高低溫濕熱交變試驗箱
    溫度循環試驗一般采用高低溫交變試驗箱或高低溫交變濕熱試驗箱進行試驗,市場上的溫度、濕度試驗箱有恒定試驗箱、交變試驗箱兩種情況,普遍的高低溫試驗箱一般指的是恒定高低溫試驗箱,其控制方式為:設定一個目標溫度,試驗箱具有自動恒溫到目標溫度的能力,高、低溫交變試驗箱具有設定一條或者多條高低溫變化、循環的程序,試驗箱有能力根據預置的曲線完成試驗過程,并且可以在最大升溫、降溫速率能力的范圍內,精確控制升溫、降溫的速率。
    五、試驗方法
    溫度循環的技術指標包括:高溫溫度、高溫保持時間、下降速率、低溫溫度、低溫保持時間、上升速率、循環次數。試驗的嚴苛程度取決于高/低溫、濕度和曝露持續時間。
    測試參考標準有GB/T 2423.3,IEC 60068-2-78,GB/T 2423.4,IEC 60068-2-30,EIA 364,MIL-STD-810F等。
    常見溫循試驗曲線如下圖所示。
    六、失效模式
    元器件溫度循環試驗可暴露的失效模式有封裝的密封性、引線鍵合、管芯焊接、硅片(裂紋)和PN結缺陷。
    七、注意事項
    根據國軍標GJB1027A-2005中對溫度循環試驗的規定,在非密封性系統試驗時,應采取措施避免在低溫時產品表面和內部產生結露。在實際試驗中,因為沒有采取相應的措施,導致結露產生的水滴對試驗中產品造成了損壞。為了避免結露對試驗產品造成的損壞,需要了解結露產生的原因,采取正確的方法防止結露的產生。
    在工業上,常用的空氣干燥方法有化學法、凍結法和吸附法。
    1.化學法干燥空氣是以固體苛性、苛性鉀、氯化鈣等能從空氣中有效地吸收水分的特性為基礎。在實際試驗過程中,由于這些化學吸收劑的化學特性,不適用于高低溫試驗中。
    2.凍結法干燥空氣是通過制冷的方法,使空氣通過表面溫度低于被冷卻空氣的露點溫度,空氣在冷卻過程中有一部分水析出,從而達到干燥空氣的目的。凍結法干燥器具有流量大、結構簡單、除濕量大等優點,但其缺點是噪音大、壓力露點高等。
    3.吸附法干燥空氣是利用具有吸濕性能的吸附劑來吸收空氣中的水分以達到干燥的目的,常用的吸附劑有硅膠、分子篩、活性氧化鋁??諝獾臏囟葘ξ絼┑奈侥芰τ兄卮笥绊?,溫度升高,吸附劑吸附容量減少,在相對濕度<30%時,分子篩的吸水量比硅膠和活性氧化鋁都高,隨著相對濕度的下降,分子篩的優越性越顯著;但在相對濕度>40%時最好用硅膠。吸附劑的再生方法以往采用加熱再生,目前則用變壓吸附技術;此外還發展了微熱再生,用加熱設備提高逆向沖洗再生氣的溫度,然后去再生吸附劑,這樣可以延長工作周期,在同樣干燥度下,再生氣耗量可以降低。微熱再生方法綜合運用了變溫吸附和變壓吸附的長處,有明顯的優越性。吸附法干燥器具有壓力露點低、噪音小、體積小和節能等優點。


    2018年11月15日 11:38
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