電子行業高溫能力驗證試驗方法研究

劉太鋒

（中國電子科技集團公司第三十八研究所，安徽 合肥 230088）

電子行業高溫能力驗證試驗方法研究

劉太鋒

（中國電子科技集團公司第三十八研究所，安徽 合肥 230088）

文章闡述了電子行業高溫試驗能力驗證的概念、方法、基本要求和不確定度報告的編寫案例，論述了各因素對試驗結果的影響，提出了增強對人、機、料、法、環各環節要素的可控度，以提高試驗結果準確性的結論。

驗證試驗；可控性；不確定度；準確性

1 能力驗證的必要性

1.1 能力驗證定義

利用試驗室間比對，按照預先制定的準則（ISO/IEC17043，3.7）評價參加者的能力。

1.2 能力驗證的必要性

CNAS-RL02-2006能力驗證規則規定，能力驗證作為重要的外部質量評價活動，尋求并參加能力驗證是合格評定機構的責任和義務。合格評定機構應結合自身需求參加能力驗證，本規則規定的是合格評定機構參加能力驗證的最低要求。合格評定機構應按照本規則的規定，利用能力驗證結果，并按要求向CNAS報告其參加能力驗證的信息。因此，作為合格檢測結構，為保證試驗參數的準確性和有效性，應按照CNAS能力要求驗證領域和頻次表要求，開展能力驗證工作。

2 高溫能力驗證試驗方法

2.1 試驗原理

（1）樣品放置在試驗箱外，將樣品感溫探頭放入試驗箱中，進入試驗箱的毛細管長度應大于150 mm。

（2）接通電路，開啟試驗箱，從常溫開始降溫，觀察指示燈狀態，至指示燈熄滅，記錄試驗起始和結束時間、試驗起始溫度和指示燈熄滅瞬間樣品的動作溫度。

（3）對于特大型試驗箱，如樣品的毛細管長度不足夠，可以將整個樣品放入箱中進行試驗，并將試驗盒調整到便于觀察指示燈的位置。

2.2 注意事項

（1）樣品：因試驗樣品為能力驗證組織單位提供的盲樣，對其狀態不得進行任何調整，如有損壞，則應聯系組織單位重新獲取樣品。

（2）試驗箱的選擇：首先應選擇服役時間短，參數穩定，精準、穩定的試驗箱；試驗箱必須在校準有效期內；應選擇溫度區間較大的試驗箱，以覆蓋盲樣的動作溫度；最好選擇單一功能試驗箱（如不宜選擇溫濕度綜合試驗箱、溫度低氣壓綜合試驗箱等），不宜選擇空間較大的試驗箱，因其試驗空間越大，溫度場越復雜，測量結果的不確定性增加；必要時采用溫度巡檢儀，對試驗箱內空間溫度進行同步監控。

（3）樣品的安裝：根據樣品規格放置在試驗箱內或箱外，如圖1所示，感溫探頭應放置在試驗箱內傳感器旁，不宜太遠。

（4）試驗次數：可多次重復性試驗，試驗結果可取平均值，這樣不但能減小隨機誤差，還能為不確定度分析報告提供數據。

圖1 樣品連線方法

3 能力驗證報告內容

3.1 需記錄或提供的信息

（1）實驗室名稱、實驗室代碼。

（2）試驗開始時，試驗箱所在環境初始溫度、初始濕度和初始大氣壓（保留小數點后一位數字）；試驗開始時間（北京時間）。

（3）試驗箱信息：溫度范圍；校準依據標準/規范、試驗箱有效容積；試驗箱溫度傳感器類型。

（4）試驗過程中，試驗箱的溫度變化速率，試驗電路導線從箱體引出方式，如箱體自帶引出孔、箱體門縫或其他方式，須描述清楚。

（5）樣品的動作溫度讀取是通過試驗箱體自帶顯示溫度還是其他測溫設備，如通過其他測溫設備須說明名稱及規格。

（6）試驗中溫度測量的不確定度分量。

（7）試驗箱內試驗布置圖并標明試驗箱自帶的溫度傳感器的位置（請務必附照片說明）。

（8）測試結果照片（需包括顯示測試結果值的設備及示值照片）。

（9）偏離試驗要求的說明（認為沒有可填無）。

（10）試驗中使用到的所有儀器設備信息：儀器設備名稱、型號、生產廠家、量程范圍、準確度或最大允許誤差、儀器設備的分辨力、計量日期等；需提交所用設備的計量/校準證書復印件。

（11）高溫試驗能力驗證計劃結果報告單：包括實驗室名稱、實驗室代碼、樣品編號、測試結果（℃）。

注：測試結果保留小數點后一位小數；如有檢測全過程的數據曲線，請另附紙提供，不得涂改；試驗過程中出現的問題或異常現象（如有，在此填寫）；另外需要負責人簽字，簽署測試日期并加蓋試驗室公章。

3.2 測量不確定度分析報告

一切測量結果都有誤差，誤差是客觀存在且不可避免的。因此，在測量中，用不確定度對測量結果的準確性加以評估。表征合理地賦予被測量之值的分散性，與測量結果相聯系的參數，稱為測量不確定度。

3.2.1 評定方法

不確定度分為A類和B類。用對觀測列的統計分析評定得出的標準不確定度稱為A類不確定度；不同于對觀測列的統計分析評定的標準不確定度稱為B類不確定度。

3.2.2 高溫能力驗證試驗不確定度評定實例

（1）概述。①檢測依據：GB/T 2423.2—2008《電工電子產品環境試驗 第2部分：試驗方法 試驗A：高溫》；②檢測環境：環境溫度：24.8 ℃，環境濕度：65.2%，氣壓：100 100.1 kPa，供電電源：220 V；③檢測設備：設備型號：GG-04，設備名稱：高低溫試驗箱；④數學模型：T=Ti（T—箱內溫度值）。

（2）不確定度評定。不確定度來源分析：不確定度來源分析須從人員、方法、設備、儀表、環境等各方面去識別，盡可能識別出其中的主要影響因素加以分析。本案例通過識別，影響測量結果的因素有：多次重復測量誤差（隨機誤差）、溫度箱試驗空間內的溫度均勻度誤差、顯示儀分辨力誤差、溫度變化速率誤差、環境溫濕度影響、溫度波動度影響、讀數延時誤差、試驗箱校準誤差、溫度箱的偏差等。通過分析和識別，因環境溫濕度對測量結果影響較小，故忽略不計；由于讀數是瞬間的，此處讀數延時誤差可忽略不計；溫度波動度對測量結果影響較小，也忽略不計。

A類不確定度：重復性測量引起的不確定度，本試驗采用極差法評定，具體數據如表1所示。

表1 測量數據記錄

B類不確定度：①試驗箱溫度均勻度。由校準證書可知，試驗箱溫度為70 ℃時，溫度均勻度為1 ℃。本試驗溫度與70 ℃接近，故采用校準證書上該溫度點的溫度均勻度進行計算。假設為均勻分布，則標準不確定度為：

②溫度變化速率。設定溫度箱的升溫速率為0.5 ℃/min，在到達溫控器動作溫度時，箱內溫度在持續變化，根據經驗判斷，其最大值為±0.3 ℃，假設服從均勻分布，則標準不確定度為：

③顯示儀分辨力。本試驗箱顯示儀分辨力為0.1 ℃，區間內假設服從均勻分布，則標準不確定度為：

④溫度箱的校準。由校準證書可知，置信水平為95%時，擴展不確定度為0.2 ℃，k=2，則標準不確定度為：

u5=0.2/2=0.1 ℃

⑤溫度箱的偏差。由校準證書可知，70℃時，溫度最大偏差為1 ℃。本試驗溫度接近70℃，故采用校準證書上該溫度點的溫度偏差進行計算。假設為均勻分布，則標準不確定度為：

合成不確定度：由于各分量彼此獨立且不相關，則合成不確定度為：

擴展不確定度：取置信度p=95%，k=2，可得擴展不確定度為：

4 結語

參與能力驗證是合格評定機構的責任和義務，參與能力驗證試驗不僅要準確提供試驗設備信息、試驗環境信息、試驗記錄和試驗過程信息，這些信息的真實、準確度是驗證試驗結果的重要證據，也是保證試驗結果正確的重要基礎。另外還須對試驗結果進行測量不確定度評估，這是對讀數結果可信度的評估。影響測量不確定度的因素很多，極其復雜，分析起來也多種多樣。在評估過程中，要識別出測量過程的各種影響因素并進行正確分析評估，一些對測量結果影響小可以忽略的因素可以剔除，因為這對評估結果影響也小到可以忽略。

[1]國家質量技術監督局計量司.測量不確定度評定與表示指南JJF1059—1999[M].北京：中國計量出版社，2005.

Study on test method of high temperature capability veri fi cation in electronics industry

Liu Taifeng
（NO.38 Research Institute of CETC Management, Hefei 230088, China）

This paper describes the concept, methods, basic requirements and the uncertainty report writing case of the high temperature test in electronics industry, discusses the influence of various factors on the test results, and puts forward the enhancement of man,machine, material, method, ring controllable degree of each link elements to improve the accuracy of the test result.

veri fi cation test; controllability; uncertainty; accuracy

劉太鋒（1979— ），男，山東濟寧，本科，工程師；研究方向：環境與可靠性試驗技術研究與管理。