通信设备作为信息传输的核心载体,其可靠性直接关系到网络稳定性与用户体验。可靠性增长试验通过“试验-分析-改进”循环暴露潜在故障,而高低温存储测试是其中关键的环境应力试验,模拟设备在运输、仓储或极端气候下的温度暴露场景,专门针对材料老化、结构应力、电子元件性能漂移等潜伏性问题,对提升设备长期可靠性具有重要意义。
高低温存储测试在可靠性增长试验中的定位
可靠性增长试验的核心是通过施加应力加速失效,从而识别并消除设计或工艺缺陷。高低温存储测试属于“环境应力筛选”子类,聚焦“静态温度暴露”的累积效应——与振动、冲击等机械应力不同,它更关注设备在长期极端温度下的性能退化,比如-40℃仓库存储导致的电容电解质凝固,或+85℃运输车厢引发的塑料外壳变形。
这类问题在常温下难以显现,但会在设备生命周期中逐步恶化。因此,高低温存储测试是可靠性增长试验中“环境适应性”缺陷的关键筛查环节,通常安排在设计验证或批量定型阶段,早期发现问题可避免后期大规模召回风险。
高低温存储测试的试验目的
高低温存储测试的核心目标是暴露四类潜在失效:
一、材料老化(如橡胶密封件低温变硬开裂)。
二、结构应力(如金属支架热胀冷缩导致螺丝松动)。
三、电子元件性能漂移(如晶振高温下频率偏移)。
四、接口接触不良(如USB接口因塑料外壳热膨胀导致插针错位)。
以户外基站为例,若电池舱密封胶低温开裂,会导致 moisture腐蚀电路板;若电源模块电解电容高温下电解液蒸发,会缩短模块寿命50%以上。这些问题只有通过高低温存储才能提前发现。此外,测试还验证设备“温度恢复能力”——比如对讲机低温存储后无法开机,常温下2小时恢复,可能是电池低温保护策略需优化。
测试前的准备工作
首先是样品选择:需选取批量生产中的“典型机”(标准材料、工艺),避免手工样机(工艺偏差影响结果)。若设备有多个配置(如不同频段路由器),需覆盖主要类型。
其次是试验设备:高低温箱需符合GB/T 2423标准,关键指标包括温度均匀性(≤±2℃)、波动度(≤±0.5℃)、升降温速率(≤5℃/min)。样品架需用导热差的材料(如塑料),避免样品间热传递。
最后是参数与判据:温度范围根据场景定(室内设备-20℃~+60℃,户外设备-40℃~+85℃),存储时间通常24~72小时,循环次数2~3次。失效判据需明确:外观(外壳开裂)、功能(无法开机)、电性能(发射功率下降超1dB),避免主观判断。
试验流程的标准化执行
第一步预处理:检测样品初始状态——外观无划痕、功能正常、记录电性能 baseline(如发射功率、接收灵敏度),确保试验前无缺陷。
第二步温度循环:以“-40℃保持24h→常温2h→+85℃保持24h→常温”为一次循环,消费级设备(如手机)循环2次,工业级(如基站)循环3次。
第三步中间检测:每循环一次,常温放置2小时恢复,测试功能与电性能。比如路由器第一次低温循环后无法连Wi-Fi,需记录故障现象、时间、位置(Wi-Fi模块)。
第四步恢复阶段:完成所有循环后,常温放置4小时,再次全面检测——恢复正常需记录时间,未恢复标记为“永久性失效”。
关键失效模式的分析方法
失效分析需用科学方法定位根因:比如“无法开机”用故障树分析(FTA)——无法开机→电源故障→电池低温放电不足,根因是电池低温保护阈值过高;“接口接触不良”用FMEA分析——插针错位→外壳热膨胀系数大于金属,根因是外壳材料热变形温度低于试验温度。
理化分析可辅助验证:比如外壳开裂用金相显微镜看裂纹形态(低温脆性或高温老化);电容失效用SEM观察内部电解液蒸发情况。以5G CPE“高温后信号弱”为例,测试发现天线电缆护套(PVC,热变形70℃)在85℃下软化移位,解决方案是换PE材料(热变形100℃)。
常见误区的规避
一、避免温度速率过快:升温/降温速率超5℃/min会导致热冲击(如玻璃屏开裂),需遵循GB/T 2423标准。
二、避免样品过密:样品间距≥5cm、与箱壁≥10cm,确保温度均匀——若放置过密,会因空气不流通导致部分样品温度偏差,影响结果准确性。
三、避免忽略 baseline:无初始电性能数据无法判断变化(如发射功率从24dBm降到23dBm,是临界故障;从22dBm升到23dBm,可能是误差)。
四、避免混淆“存储”与“工作”测试:存储测试是“非工作状态”(不通电),工作测试是“通电运行”——若误将存储做成工作,会混淆故障模式(如散热问题属于工作测试范畴)。
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