剖析：光模块可靠性试验之快速温变试验箱

现阶段不同的标准对于快速温变试验箱有各自的名称，导致温变试验箱的名称混乱，在可靠性试验交流中经常因为各自参考的标准不一样导致误解。因此结合光模块的可靠性试验对快速温变试验进行区分。

温度变化分为两种，一种是自然环境下的温度变化，一种是人为引起的温度变化。第一种温度变化相对缓慢，第二种温度变化速率各种情况都有，一般特指温变率比较快的情况。

因为光模块的温变试验根据温度变化率的不同导致有不同的试验目的，根据温变率的不同可以分为以下几种试验：温度循环，温度冲击，热冲击。

一、试验目的

温度循环试验箱的目的是验证产品在高低温交替变化下受到的影响。

温度冲击试验箱的目的是验证产品经受周围大气温度的突然变化时的物理或性能的变化。

热冲击试验箱的目的是验证产品在突然遭受到极端温度剧烈变化时的抵抗力和产生的影响。

这三个试验的区分点就是温变率，“突然变化”和“剧烈变化”。

突然变化定义为“一分钟内大于等于10°的空气温度变化”；

剧烈变化定义为“环境温度在10秒内完成两个极端温度的转换”。

二、试验用途

温度循环用于筛选剔除产品的早期失效，也可用于释放产品组装中的应力。主要用于产品量产阶段。

温度冲击用于激发产品中潜在故障的工具，暴露产品的设计缺陷和工艺缺陷。主要用于研发阶段。

热冲击用于利用超快速的温度变化用于机械完整性验证。主要用于研发阶段。

三、其他

这三个温度变化试验在光模块的整个生命周期过程中都会用到。据国外相关机构的收集的数据分析，对电子产品的筛选效果最好的单应力是温度循环。在光模块的设计生产中，一个是批量产品的老化阶段，可以利用温度循环和高温加电两个试验进行产品的筛选。先利用温度循环进行应力释放和工艺缺陷筛选，然后利用高温加电进行早期失效的筛选；二是将温度循环和带电连接起来对产品进行仿真自然环境下产品的工作情况，在这个试验前需要对产品进行一定的预处理，产品工作情况需要进行监控，可以暴露一些可靠性试验中无法暴露的缺陷；三是将温度循环和带电连接起来作为可靠性项目发现产品缺陷。后面两种情况的温变率一般比第一种情况设置的低一些。

温度冲击试验的温变率较高，且温变率范围跨度太大，一般25C/min以下采用机械制冷方式，当大于这个温变率一般建议采用液氮来辅助制冷。对于光模块的温度冲击可靠性试验，也是GR468说的温度循环试验，该试验原始标准出处要求是环境温度需要在1分钟内转换，一般采用多箱试验箱，可以快速实现高低温环境的转换，但是产品的温度要达到环境温度需要一定的时间，并且这种可控的温度变化使产品的温变过程中在会产生局部的热不平衡，导致互连失效，对于焊接，胶粘或机械连接都有很好的验证效果。

热冲击试验一般不是采用空气作为温变媒介，初期采用水作为温变媒介时，要求试验必须是密封的产品，后续由科技的发展，新的温变媒介的出现，对于常规产品可以进行该项试验，该项试验一般要考虑清洁步骤，防止温变媒介带来的性能误差。这个试验与多箱体的温度冲击试验比较像，但是样品在不同环境中的转换时间更快，并且由于温变媒介一般采用的时液体，样品迅速浸没后其本体温度也会迅速达到环境温度，温度转换时间非常快。因此这个试验已经脱离的气候环境试验的范畴，一般是作为机械完整性试验的一种，验证产品结构完整性。

现阶段有一个试验结合了上述三个试验的特点，就是HALT试验：产品上电，利用液氮来实现低温环境温度的快速实现（高温实现较简单），温变率一般是60C/min，产品本体温度可以迅速达到环境温度，并且结合振动试验，快速的对产品的设计、工艺和产品完整性进行验证。这个试验在前期也讲过，没有通过的概念，本质是加速暴露薄弱点或者材料缺陷，可以针对性的加强。

快速温变试验箱还需要注意一个要点，这些实验本质都不是进行产品耐高温或低温的试验项目，都是利用温变的特点来进行产品的验证。所以产品在极限温度条件的保持时间一般不需要太长，需要产品整体都达到环境温度，保证温变的起点温度，一般15分钟（具体可以根据实验过程监控来定义），而不是简单粗暴的规定的越长越好，毕竟温变试验的成本比单纯的高温，低温试验要高的多，耐高温或低温可以利用这两个项目来执行即可。