TEC科普小课堂丨热电半导体制冷器可靠性测试全解析
一、什么是TEC可靠性测试？
TEC可靠性测试指的是通过模拟实际使用条件和环境，对热电半导体制冷产品进行全面评估的测试方法。其主要目的是确保TEC产品在各类实际环境条件下能长期稳定运行，并满足预期的性能要求。通过可靠性测试，企业能够提前发现产品潜在的缺陷，及时进行改进和优化，从而提升产品可靠性，增强其市场竞争力。
二、可靠性测试包括哪些内容？
1.环境适应性测试
包括温度测试（高温、低温、温度循环）、湿度测试、振动测试和冲击测试；该项测试用于评估产品在各种极端环境下的耐受能力和稳定性。
2.耐久性测试
包括寿命测试和疲劳测试。寿命测试通过长时间连续运行或循环操作来检验产品的使用寿命；疲劳测试则用于评估产品在反复使用和加载卸载过程中的疲劳强度和可靠性。
3.电气性能测试
包括绝缘电阻测试、耐压测试和接地电阻测试；该项测试用于确保产品在正常使用和异常情况下都不会发生漏电等安全问题。
三、以光通信可靠性测试为例
接下来将以光通信产品为例，对可靠性测试的测试目的、参考标准及测试方法进行详细介绍：光通信应用中通常采用GR-468标准对热电半导体制冷片进行测试，下面是它的六大重点测试项目。
*GR-468标准是由Telcordia Technologies（前身为贝尔通信研究所）制定的一套通用要求，该标准主要用于电信设备中的光电器件的可靠性测试和评估。1.机械冲击测试
测试目的：模拟产品在运输和使用过程中可能遭受的冲击，评估其结构强度和抗震性能。通过测试识别产品的结构弱点和功能退化情况，确保产品在各种恶劣环境下能够正常工作。
参考标准：参考GR-468-CORE 3.3.1.1 MIL-STD-883，方法2002，条件A
测试方法：加速度500g (4900m/s²)，脉冲持续时间1.0ms，3轴各5次冲击，负载1.0g
2.振动测试
测试目的：测试产品在预期使用环境中的抗振能力，确保在设计阶段就能发现产品潜在的振动问题，并在生产过程中筛选出不良品，提高其可靠性和耐用性。
参考标准：GR-468-CORE 3.3.1.1 MIL-STD-883 方法2007 条件A
测试方法：频率20-2000-20Hz，加速度20g (196m/s²)，每周期4分钟，3轴各4次，负载1.0g
3.剪切力测试
测试目的：评估材料在剪切应力作用下的力学性能，包括剪切强度、剪切模量、剪切变形等特性。通过剪切力试验确定材料在受到剪切力时的最大应力，这对于设计承受剪切力的结构至关重要。
参考标准：GR-468-CORE 3.2.10.4 MIL-STD-883 方法2019
测试方法：从水平方向对半导体颗粒与基板之间的连接进行测试，按照各产品尺寸确认剪切力大小
4.高温保存测试
测试目的：通过将元器件置于高温环境中，施加高温应力（无电应力），加快部件体内和表面的各种物理化学变化，使有缺陷的部件尽快暴露，评估电子元器件在高温环境下的适应性和可靠性。
参考标准：GR-468-CORE 3.3.2.1
测试方法：温度+85℃，贮存时间2000小时
5.温度循环测试
测试目的：通过模拟产品在不同温度下的工作状态，暴露潜在的材料缺陷和制造质量缺陷，从而消除早期失效，提高产品可靠性。通过预设的高低温交替环境，对产品进行应力筛选，考核其在温度循环变化下的适应能力，确保产品在各种环境条件下能够正常工作。
参考标准：GR-468-CORE 3.3.2.2 MIL-STD-883 方法1010
测试方法：低温-40°C，高温+85°C，每循环大于20分钟，循环500次
6.开关循环测试
测试目的：通过模拟实际使用中的频繁开关操作，评估开关电源后的耐久性和可靠性，从而保证其在各种应用场景中的稳定运行。
参考标准：GR-468-CORE 7.1.1.2
测试方法：On:1.5分钟，Off:4.5分钟，I=Imax，ΔT>Δtmax（Ta-Tmin）的90%，5000次循环
▲ 可靠性测试方法参照表
*由于多数TEC结构相似，在尺寸和设计工艺相近的前提下，可靠性测试结果可互为参考。
四、FerroTec可靠性实验室
