模擬低溫環(huán)境試驗室

模擬自然環(huán)境

 

對低溫的實驗室模擬，首先要從作用于產(chǎn)品上的低溫的影響和量級的大小來考慮。低溫量級含產(chǎn)品需承受多低的溫度(由于低溫的誘發(fā)溫度相對于自然環(huán)境溫度相差很小，通常不考慮誘發(fā)溫度)和需承受多長的時間。對能承受的低溫而言，一般從最低溫度的絕對值和最低溫度的出現(xiàn)概率值兩方面進行考慮。最低溫度的絕對值是指歷史上出現(xiàn)過的極值；出現(xiàn)概率值指的是；在世界或某一地區(qū)范圍內(nèi)，每年最冷月份當(dāng)中，等于或超過給定溫度的小時數(shù)與該月的總小時數(shù)(744小時)的百分比。因為極值情況出現(xiàn)的概率很小，如果不考慮最低溫度的出現(xiàn)概率(風(fēng)險率)，必然會導(dǎo)致過試驗，同時大大浪費成本。例如， MIL-STD-810F中對試驗應(yīng)力值的選取是采取這樣的原則：考慮正常研制/生產(chǎn)成本，在正常情況下大多數(shù)產(chǎn)品所選用的出現(xiàn)概率(風(fēng)險率)為20%；對特殊的和特別重要的產(chǎn)品，選用的出現(xiàn)概率（風(fēng)險率)為10%。

如果按照全球-68℃的最低溫度來分，全球最低溫度的出現(xiàn)概率(風(fēng)險率)見表4-2。

表4-2全球最低溫度的出現(xiàn)概率

給定溫度（℃）	出現(xiàn)概率（%）
-51℃	20
-54℃	10
-57℃	5
-61℃	1

 

一般情況下，對在世界范圍內(nèi)使用的產(chǎn)品，如會受到大氣直接影響，通常按上述溫度與出現(xiàn)概率(風(fēng)險率)來確定產(chǎn)品的存儲和工作溫度。其中大多數(shù)產(chǎn)品選用表4-2中20%的風(fēng)險概率，即-51℃；而對機載電子設(shè)備等重要設(shè)備，由于考慮到一旦出現(xiàn)事故，就可能是人命關(guān)天的大事，影響很壞、損失很大，所以通常取10%的出現(xiàn)概率(風(fēng)險率)，以-54℃(-65°F)作為風(fēng)險概率值。
 

如果按中國-52.3℃的全國最低溫度來分，最低溫度的出現(xiàn)概率(風(fēng)險率)見表4-3。

表4-3中國最低溫度出現(xiàn)概率(風(fēng)險率)

給定溫度（℃）	出現(xiàn)概率（風(fēng)險率）（%）
-41.3℃	20
-44.1℃	10
-46.1℃	5
-48.8℃	1

 

由上述數(shù)據(jù)可知，在全國范圍內(nèi)使用，對會直接受到大氣影響的產(chǎn)品，取10%的出現(xiàn)概率(風(fēng)險率)，即-44.1℃，取整數(shù)為-45℃。例如，我國軍用裝甲車輛環(huán)境條件標(biāo)準(zhǔn)GJB282，就是對全國最低溫度記錄極值-52.3℃取表4-4中的風(fēng)險率得出的。
 

表4-4 軍用裝甲車輛低溫存儲和工作的溫度極值及相應(yīng)出現(xiàn)概率(風(fēng)險率)

儲存溫度（℃）	工作溫度（℃）	出現(xiàn)概率（風(fēng)險率）（%）
-36	-36	50
-39	-39	40
-42	-42	30
-43	-43	20
-45	-45	10
-46	-46	5
-47	-47	1

 

采用貨架產(chǎn)品的概念

 

(1)在IEC 60068和國標(biāo)GB/T 2423中

與高溫試驗一樣，在IEC 60068和國標(biāo)GB/T 2423這一類基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)中，由于不分元器件和整機，而且預(yù)先不知道使用場合，多采用貨架產(chǎn)品的概念，給出一系列存儲和工作的試驗條件，即嚴(yán)酷程度等級，以供使用方按其實際的使用用環(huán)境(平臺環(huán)境)進行選擇。一般有：+5℃、-5℃、-10℃、-20℃、-25℃、-33℃、-40℃、-50℃、-55℃、-65℃。
 

(2)在GJB 360B標(biāo)準(zhǔn)中

在GJB 360B電子和電氣元件試驗方法中沒有單獨的低溫試驗方法，將其放在溫度沖擊中，采用施加高低溫沖擊應(yīng)力來評價電子和電氣元器件暴露于高低溫極值下，承受溫度快速變化沖擊的能力。其溫度等級見表4-5。
 

(3)在GJB 548B中

在GJB 548B微電子器件試驗方法和程序中，沒有單獨的低溫試驗程序，將低溫放在下列試驗中：
 

(a)放在高低溫循環(huán)+振動+開關(guān)電應(yīng)力中，來確定微電子器件的典型失效率，證實器件的質(zhì)量和靠性，其溫度等級見表4-5。

(b)與GJB 360標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定一致，以高低溫循環(huán)的形式來確定器件承受極端低溫和極端高溫的能力，以及兩者交替變化對器件的影響。其溫度等級見表4-5。
 

表4-5 電子和電氣元件試驗方法及微電子器件的低溫等級

級別	GJB 360B 高低溫循環(huán)應(yīng)力	GJB 548B （確定典型失效率）	GJB 548B （承受極端溫度能力）
A級	-55℃～+85℃	-54℃～+55℃	-55℃～+85℃
B級	-65℃～+125℃	-54℃～+71℃	-55℃～+125℃
C級	-65℃～+200℃	-54℃～+95℃	-65℃～+150℃
D級	-55℃～+350℃	-65℃～+71℃	-85℃～+200℃
E級	-65℃～+500℃	-54℃～+125℃	-85℃～+300℃
F級	-65℃～+150℃	0～+70℃	-85℃～+175℃