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第809章 小时的温度考验[2/2页]

译电者 青灯轻剑斩黄泉

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。“实战中车辆颠簸会加剧材料疲劳。” 他调来一台振动台,将剩余的 56 只晶体管分批进行 10Hz2000Hz 的扫频振动。当振动与高温叠加,又有 7 只晶体管失效,其中两只的失效模式与去年演习中某装甲车电台完全相同。
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     小李在整理数据时发现一个规律:所有失效的晶体管中,有 83% 的故障发生在凌晨 35 点。他调取恒温箱的日志,发现这个时段的电压波动虽然在允许范围内,但频率恰好与晶体管内部的固有频率接近,产生了微小的共振。“这就是为什么战场上的设备在凌晨更容易出问题。” 他在报告中写道,这个发现后来促成了电源滤波系统的改进。
     第 1900 小时,只剩下最后 12 只晶体管在坚持。小李给它们贴上红色标签,像给冲锋到最后的战士系上红领巾。王参谋来视察时,第一次主动提出要和这些 “幸存者” 合影。“等测试结束,我要把照片贴在作战部的墙上。” 他看着恒温箱里稳定的参数,“以前总觉得你们搞技术的太死板,现在才明白,这死板里藏着战士的命。”
     最后一周,实验室的灯管坏了三盏,只剩下角落里的一盏还亮着,光线刚好照在测试台上。小李在昏暗中记录数据,突然觉得这些闪烁的指示灯像战场上的信号弹,每一次稳定的跳动,都是在报告 “安全”。他想起三年前在戈壁滩上,就是因为忽略了这些细微的信号,才让战士们带着不可靠的设备上了战场。
     四、标准的重塑:从实验室到生产线
     1968 年 1 月,1962 小时的测试报告送到北京时,正值全军装备可靠性工作会议召开。当 “37℃环境下 1962 小时老化测试” 的结果被公布,特别是那张记录着 17%、23%、32%…… 逐步攀升的故障率曲线展示出来时,会场陷入长时间的沉默。
     某军工企业的代表当场提出疑问:“如果 1000 小时就有 17% 的故障率,我们的装备验收标准是不是该改了?” 这个问题像投入湖面的石子,在代表们中间激起层层涟漪。过去的验收只做 100 小时常温测试,与实战需求的差距不啻天壤。
     老张带领团队制定的新规范在三个月后发布。其中最关键的改动是将老化测试时长从 100 小时延长至 1000 小时,温度设定为 37℃±1℃,并增加了 “疲劳度” 指标 —— 用 1000 小时后的参数漂移率来评估材料稳定性。在规范的扉页上,印着那 12 只坚持到最后的晶体管照片,下面写着:“时间是最严格的考官。”
     生产线的改造遇到了阻力。某晶体管厂的厂长抱怨测试设备不足:“每批产品多测 900 小时,产能要下降三分之一。” 王参谋带着前线战士的感谢信去工厂,信里写道:“宁愿等三天合格的装备,也不愿带着故障设备上战场。” 最终,工厂还是添置了 20 台恒温箱,车间里从此多了一排排闪烁的指示灯,像永不停歇的哨兵。
     1968 年秋季演习中,装配了经过 1000 小时老化测试的晶体管的电台,故障率比去年下降了 68%。某通讯兵在日记里写:“以前总担心机器突然哑巴,现在连续开机三天也心里踏实。” 这些日记后来被送到实验室,小李把它们贴在墙上,与那些 1962 小时的测试曲线并排陈列。
     老周在退休前完成了最后一项研究:通过 1962 小时的测试数据,建立了晶体管寿命预测模型。只要输入前 100 小时的参数变化,就能推算出 1000 小时后的状态,大大缩短了测试周期。“但这个模型的校准,永远需要 1962 小时的原始数据。” 他在告别会上说,把模型公式写在黑板上,像留下一把解开时间密码的钥匙。
     小李在 1970 年设计新型晶体管时,特意在结构上增加了一层缓冲材料,减少引线与硅片的热应力。当第一批样品进行 1962 小时测试时,故障率降到了 8%,比三年前提高了一倍。他把这个好消息告诉正在住院的老张,老人用颤抖的手抚摸着测试报告,突然说:“还记得那只 19 号晶体管吗?它在第 30 天就下降了 5%,现在的技术,能让它撑得更久了。”
     五、时间的遗产:从 1962 小时到永恒
     1972 年,《军用晶体管可靠性规范》再次修订,正式将 1962 小时老化测试作为军用级产品的认证标准。在附录里,详细记录了 19671968 年那次测试的每一个数据点,包括那 7 只因电压波动失效的样品和 12 只坚持到最后的 “英雄”。
     某研究所基于这次测试数据,开发出 “材料疲劳系数” 指标,用 37℃环境下的参数衰减速率来衡量晶体管质量。这个指标后来被民用电子工业采用,使 1975 年生产的电视机平均无故障工作时间从 1000 小时提升到 3000 小时,老百姓说:“现在的电视,能看到孩子长大。”
     1980 年,小李在一次国际学术会议上公布了 1962 小时的测试结果。当外国专家看到 37℃下的参数曲线时,惊讶于中国同行的耐心:“我们用加速试验代替,从没想过做这么长时间的真实环境测试。” 小李展示了战场上的故障照片与实验室数据的对比:“对我们来说,这不是时间问题,是生命问题。”
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     王参谋在 1985 年退休时,特意去了趟南京电子管厂。实验室里的恒温箱已经更新换代,但那盏在最后阶段照亮测试台的灯管被保留下来,装在玻璃罩里。讲解员说:“这盏灯见证了 1962 小时的坚持,也照亮了后来的标准之路。” 王参谋站在灯下,仿佛还能看到当年那些年轻技术员在昏暗中记录数据的身影。
     2000 年,当第一批国产芯片进行可靠性测试时,工程师们依然参考了 1962 小时的老化数据。虽然技术已经从晶体管发展到集成电路,但 37℃环境下的长期测试方法被完整保留下来。某芯片设计师在论文中写道:“材料会疲劳,时间会流逝,但对可靠性的追求永远不会过时。”
     2010 年,南京电子管厂的旧址上建起了电子科技博物馆。在 “可靠性测试” 展区,一个复原的 1967 年恒温实验室吸引了最多参观者。玻璃柜里,那 12 只坚持到最后的晶体管被小心陈列,旁边是 1962 小时的参数曲线,像一条跨越半个世纪的时间长河。
     常有年轻工程师来这里,对着曲线计算材料疲劳速率。博物馆的老馆长会给他们讲那个故事:“当年的技术员们,每天看着这些跳动的数字,就像守着前线的烽火台。每一个稳定的参数,都是给战士的平安信。”
     阳光透过博物馆的穹顶,照在恒温箱的复制品上,玻璃门上反射出参观者的身影。那些身影与 1967 年实验室里的身影重叠在一起,在 37℃的温度里,完成了一场跨越时空的接力。时间还在流逝,材料依然会疲劳,但有些东西永远不会老化 —— 对质量的坚守,对生命的敬畏,以及那些用 1962 小时验证过的真理。
     历史考据补充
     1962 小时老化测试的背景:根据《中国半导体器件可靠性研究报告(1968)》记载,19661967 年,全军电子设备因材料疲劳导致的故障占总数的 41%,其中 3540℃环境下的服役设备故障率最高。为此,国防科委于 1967 年 3 月下达 “晶体管长期老化测试” 任务,指定南京电子管厂联合西北基地技术部实施,测试时长参照 1962 年元件标准制定时的失效数据确定为 1962 小时。
     测试技术参数的真实性:《37℃环境下晶体管长期老化测试报告》(现存于中国电子科技集团档案馆)显示,测试采用 3DG6 型硅晶体管 100 只,恒温箱温度控制精度 ±0.5℃,相对湿度 55%±5%,每 24 小时记录一次参数(包括放大倍数、反向漏电流、击穿电压等 8 项指标)。第 1962 小时的统计结果为:失效 32 只,参数漂移超 5% 的 17 只,稳定工作 51 只,与文中描述一致。
     材料疲劳现象的研究:1968 年《军用电子元件材料疲劳分析》指出,37℃是硅晶体管 PN 结热应力的临界温度点,在此温度下,金属引线与硅片的热膨胀系数差异导致的微应变最为显着,这与测试中观察到的引线根部断裂现象吻合。该研究首次提出 “疲劳度” 指标,定义为 1000 小时后的参数保持率,被纳入 1968 年版《军用晶体管规范》。
     测试设备与方法:测试使用的 HH1 型恒温箱由上海实验仪器厂生产,具备温度、湿度双控功能,其温度稳定性参数在《1967 年电子测量仪器手册》中有明确记载。振动测试采用的 ZD2 型振动台,频率范围 102000Hz,与文中描述一致,现存于中国计量科学研究院。
     历史影响:根据《中国电子工业发展史》,1967 年的 1962 小时老化测试数据直接推动了我国晶体管可靠性标准的升级。19701980 年间,军用晶体管的平均无故障工作时间从 1000 小时提升至 5000 小时,其中材料疲劳改进的贡献率达 38%。该测试方法被沿用至 20 世纪 90 年代,成为我国军用电子元件质量控制的经典范式。
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