在芯片半導(dǎo)體行業(yè)冷熱沖擊試驗(yàn)箱是一項(xiàng)至關(guān)重要的設(shè)備,用于測試半導(dǎo)體器件和芯片在惡劣溫度變化下的可靠性與耐用性。半導(dǎo)體材料和集成電路通常在復(fù)雜的環(huán)境中使用,溫度波動可能會影響其性能,甚至導(dǎo)致故障。因此,冷熱沖擊試驗(yàn)成為半導(dǎo)體行業(yè)品質(zhì)控制、產(chǎn)品驗(yàn)證及可靠性測試中的一個關(guān)鍵步驟。
高低溫沖擊試驗(yàn)機(jī)產(chǎn)品型號
型號 | DR-H203-100 | DR-H203-150 | DR-H203-225 | DR-H203-500 | DR-H203-800 | DR-H203-1000 |
內(nèi)箱尺寸(WxHxD)mm | 400x500x500 | 500x600x500 | 500x750x600 | 700x800x900 | 1000x1000x800 | 1000x1000x1000 |
溫度范圍 | G:-20℃ ~ +100℃(150℃);Z:-40℃ ~ +100℃(150℃);D:-70℃ ~ +100℃(150℃) |
結(jié)構(gòu) | 三箱式(低溫區(qū)、高溫區(qū)、測試區(qū)) / 兩箱式(低溫區(qū)、高溫區(qū)、吊籃) |
氣門裝置 | 強(qiáng)制的空氣裝置氣門 / 吊籃 |
內(nèi)箱材質(zhì) | 鏡面不銹鋼 SUS 304 |
外箱材質(zhì) | 霧面拉絲不銹鋼板 / 冷軋鋼板烤漆 |
測試架 | 不銹鋼架 |
冷凍系統(tǒng) | 二段式 |
冷卻方式 | 半密閉式雙段壓縮機(jī)(水冷式)/全封閉式雙段壓縮機(jī)(風(fēng)冷式) |
高溫區(qū)溫度 | +60 ℃~ +200 ℃ |
低溫區(qū)溫度 | -10 ℃~ -80 ℃ /-10 ℃~ -70 ℃ |
高溫沖擊溫度范圍 | +60 ℃~ +150℃ |
低溫沖擊溫度范圍 | -10 ℃~ -55 ℃ /-10 ℃~ -65 ℃ |
溫度均勻度 | ± 2 ℃ |
溫度波動度 | ± 1.0 ℃ |
高溫沖擊時間 | Rt ~ +150 ℃ /5min |
低溫沖擊時間 | Rt ~ -55 ℃ /5min Rt ~ -65 ℃ /5min |
預(yù)熱時間 | 45min |
預(yù)冷時間 | 100min |
冷熱沖擊試驗(yàn)機(jī)設(shè)備性能可以從以下幾個方面進(jìn)行理解:
溫度控制與范圍:溫度冷熱沖擊試驗(yàn)箱能夠精確控制高低溫度的范圍,通常低溫可達(dá)-70℃,高溫可達(dá)+150℃或更高。
快速溫度變化:設(shè)備能夠在極短的時間內(nèi)(通常幾秒到幾分鐘)完成溫度的轉(zhuǎn)換,模擬真實(shí)的溫度沖擊環(huán)境。
溫度波動度與均勻性:溫度波動度通常要求控制在±0.5℃以內(nèi),溫度均勻度在±2℃以內(nèi),確保試驗(yàn)箱內(nèi)各個位置的樣品都能經(jīng)歷相似的溫度沖擊條件。
安全保護(hù):具備過溫、過載、短路等多重安全保護(hù)措施,確保試驗(yàn)過程的安全性。
數(shù)據(jù)記錄與分析:現(xiàn)代冷熱沖擊試驗(yàn)箱通常配備有數(shù)據(jù)記錄系統(tǒng),可以實(shí)時記錄試驗(yàn)數(shù)據(jù),便于后續(xù)分析。
控制系統(tǒng):控制器采用的可編程觸摸液晶顯示屏,具有PID參數(shù)自整定功能,能夠自動進(jìn)行詳細(xì)的故障顯示和報警。
結(jié)構(gòu)特性:內(nèi)箱材質(zhì)通常采用1.2mm SUS#304不銹鋼,外箱材質(zhì)采用1.2mm冷軋鋼板,表面噴漆處理,保溫層采用高強(qiáng)度PU發(fā)泡與高密度防火玻璃纖維棉(厚度100mm)。
溫度沖擊范圍與恢復(fù)時間:溫度沖擊范圍可從-30℃至150℃,溫度恢復(fù)時間通常在5分鐘以內(nèi)。
切換時間:兩箱式試驗(yàn)箱的樣品轉(zhuǎn)移時間通常小于10秒,三箱式試驗(yàn)箱則通過控制氣體流動來完成溫度沖擊,切換時間快速。
噪音控制:設(shè)備運(yùn)行時的噪音控制在65db以內(nèi)。
耐用性和可靠性:設(shè)備采用高強(qiáng)度、高可靠性的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),確保了設(shè)備的高可靠性和使用壽命。
環(huán)保型制冷劑:使用環(huán)保型制冷劑,確保設(shè)備更加符合環(huán)境保護(hù)要求。
三箱結(jié)構(gòu)冷熱沖擊試驗(yàn)機(jī)的測試標(biāo)準(zhǔn)主要包括以下幾項(xiàng):
GB/T2423.1-2008試驗(yàn)A低溫試驗(yàn)方法:規(guī)定了電工電子產(chǎn)品在低溫條件下的試驗(yàn)方法,適用于評估產(chǎn)品在低溫環(huán)境下的性能和可靠性。
GB/T2423.2-2008試驗(yàn)B高溫試驗(yàn)方法:規(guī)定了電工電子產(chǎn)品在高溫條件下的試驗(yàn)方法,用于測試產(chǎn)品在高溫環(huán)境下的穩(wěn)定性和耐久性。
GB/T10592-2008高低溫箱技術(shù)條件:涉及高低溫試驗(yàn)箱的技術(shù)條件,包括設(shè)備的性能要求和測試方法。
GJB150.3-1986JUN用設(shè)備環(huán)境試驗(yàn)方法:高溫試驗(yàn):JUN用標(biāo)準(zhǔn),規(guī)定了JUN用設(shè)備在高溫條件下的試驗(yàn)方法。
GJB360A-96方法107溫度沖擊試驗(yàn)的要求:JUN用標(biāo)準(zhǔn),涉及溫度沖擊試驗(yàn)的具體要求和方法。
IEC60068-2-14基本環(huán)境試驗(yàn)規(guī)范第2部分試驗(yàn)N溫度變化:國際電工委員會標(biāo)準(zhǔn),規(guī)定了在特定時間內(nèi)快速溫度變化試驗(yàn)的方法,包括溫度轉(zhuǎn)換時間、保持時間和極限值等參數(shù)。
ISO16750-4:涉及汽車電子設(shè)備在冷熱沖擊環(huán)境下的試驗(yàn)條件和方法。
在芯片半導(dǎo)體行業(yè)冷熱沖擊試驗(yàn)箱是一項(xiàng)至關(guān)重要的設(shè)備,用于測試半導(dǎo)體器件和芯片在惡劣溫度變化下的可靠性與耐用性。半導(dǎo)體材料和集成電路通常在復(fù)雜的環(huán)境中使用,溫度波動可能會影響其性能,甚至導(dǎo)致故障。因此,冷熱沖擊試驗(yàn)成為半導(dǎo)體行業(yè)品質(zhì)控制、產(chǎn)品驗(yàn)證及可靠性測試中的一個關(guān)鍵步驟。
1. 冷熱沖擊試驗(yàn)箱在半導(dǎo)體行業(yè)的應(yīng)用
半導(dǎo)體器件的熱穩(wěn)定性
半導(dǎo)體芯片和器件如集成電路(IC)、微處理器(MPU)、存儲器芯片等,通常需要在不同的工作溫度下穩(wěn)定運(yùn)行。冷熱沖擊試驗(yàn)箱能夠模擬快速的溫度變化,測試這些器件在高溫與低溫交替的環(huán)境中是否會出現(xiàn)損壞、性能衰減或失效。
在高性能芯片(如高頻通信芯片、汽車電子芯片等)中,溫差對芯片的影響尤為顯著。如果芯片或器件在經(jīng)歷惡劣冷熱變化后出現(xiàn)開裂、焊接失效或功能障礙,就可能導(dǎo)致整個系統(tǒng)的故障。因此,冷熱沖擊試驗(yàn)幫助研發(fā)人員評估芯片的長期可靠性。
PCB(印刷電路板)和封裝的可靠性測試
PCB是連接芯片的載體,其熱膨脹系數(shù)與芯片材料的差異可能會導(dǎo)致熱應(yīng)力。在冷熱沖擊測試中,快速的溫度變化可能導(dǎo)致PCB與芯片的連接處發(fā)生破裂或焊點(diǎn)脫落。
另外,半導(dǎo)體封裝也是冷熱沖擊試驗(yàn)的重要測試對象。半導(dǎo)體封裝通常采用塑料封裝、陶瓷封裝或其他復(fù)合材料封裝,這些封裝材料的熱膨脹系數(shù)不同,可能導(dǎo)致芯片與封裝之間的熱應(yīng)力。因此,通過冷熱沖擊測試,可以評估封裝在惡劣環(huán)境下的穩(wěn)定性。
傳感器、LED等元器件的穩(wěn)定性
2. 冷熱沖擊試驗(yàn)箱的功能特點(diǎn)
模擬快速溫差變化
冷熱沖擊試驗(yàn)箱的核心功能是模擬芯片和半導(dǎo)體器件在快速升溫和急劇降溫環(huán)境下的表現(xiàn)。常見的試驗(yàn)程序包括高溫(如150℃)和低溫(如-65℃)之間的快速轉(zhuǎn)換,以確保測試結(jié)果能覆蓋實(shí)際使用環(huán)境中的溫差情況。
半導(dǎo)體器件可能會在開關(guān)電源、電池管理、自動駕駛、消費(fèi)電子等領(lǐng)域遭遇較為劇烈的溫度波動,冷熱沖擊試驗(yàn)箱可以快速模擬這種環(huán)境,確保產(chǎn)品的耐用性。
溫度范圍
精確的溫控系統(tǒng)
測試周期和可靠性
熱冷沖擊測試一般包含多個周期,每個周期包括溫度迅速升高至高溫,然后迅速降至低溫,以此反復(fù)進(jìn)行。試驗(yàn)箱能夠快速進(jìn)行多個溫度循環(huán)(例如,10-50次循環(huán)),確保測試結(jié)果的準(zhǔn)確性和重復(fù)性。
同時,設(shè)備一般會配備過載保護(hù)和故障報警系統(tǒng),保障設(shè)備長期穩(wěn)定運(yùn)行,避免故障發(fā)生。
3. 冷熱沖擊試驗(yàn)的意義與目的
驗(yàn)證芯片和器件的可靠性
通過冷熱沖擊試驗(yàn),可以驗(yàn)證半導(dǎo)體芯片、器件和其他相關(guān)產(chǎn)品在實(shí)際使用過程中能夠承受的環(huán)境變化。例如,芯片在經(jīng)歷冷熱沖擊后,如果仍然能夠正常工作,說明其具備較高的可靠性。
在汽車電子、航空航天、通信等行業(yè),芯片的可靠性是非常關(guān)鍵的,冷熱沖擊試驗(yàn)有助于評估其是否滿足這些高標(biāo)準(zhǔn)的需求。
防止熱應(yīng)力引發(fā)的失效
提高產(chǎn)品質(zhì)量與市場競爭力
符合國際標(biāo)準(zhǔn)
提升消費(fèi)者信任
4. 總結(jié)
在芯片半導(dǎo)體行業(yè)冷熱沖擊試驗(yàn)箱發(fā)揮著至關(guān)重要的作用,它不僅幫助測試半導(dǎo)體器件和集成電路的熱穩(wěn)定性,還確保這些器件在惡劣溫差下能夠繼續(xù)穩(wěn)定工作。通過冷熱沖擊測試,工程師能夠識別并解決可能導(dǎo)致產(chǎn)品失效的溫差引起的熱應(yīng)力問題,從而提高產(chǎn)品的可靠性與質(zhì)量。對于汽車電子、通信、消費(fèi)電子等高中端應(yīng)用領(lǐng)域的半導(dǎo)體產(chǎn)品,冷熱沖擊試驗(yàn)是確保其長期穩(wěn)定運(yùn)行和滿足嚴(yán)格使用環(huán)境要求的重要手段。