随着科技的不断发展，电子产品的集成化程度越来越高，结构越来越精细，生产工序和制造工艺也越来越复杂。因此，不可避免的在产品设计和制造过程中引入一些潜伏的缺陷。由于设计不合理、原材料或者工艺方面的问题导致产品出现的质量问题一般包括以下两类：
一是产品的性能参数不达标，直接导致产品不符合用户的交付要求；
二是潜在的缺陷，这类缺陷用一般的测试手段有可能不会被及时发现，但是随着使用时间的慢慢变长，可能会逐渐的暴露出来变成影响用户使用的问题。例如虚焊、结构不稳定、元器件本身的缺陷、生产装配问题等。
所以，电子产品制造厂商在进行产品设计开发时，往往都会进行可靠性试验和可靠性分析。其一是发现上述的产品相关各种问题，另一方面，也为后续产品可靠性提升，改进和优化可靠性验证方案提供依据。
可靠性测试的范围
可靠性试验一般包括环境适应性试验，其常见的测试项目有：低温、高温试验、温度变化试验、低温、高温存储、交变湿热试验裸机跌落试验、运输跌落工作振动、工作冲击、运输振动、堆码试验与结构、材料相关的表面处理试验和结构可靠性试验与电源相关的电源稳定性试验，不少厂家也把EMC也作为可靠性测试的一部分。
/先说两个段子/
很多年以前小编刚出道不久，某次到西北某省出差，在一次技术交流期间听到客户的运维人员谈到冬天由于天气太冷，最害怕的就是区域性停电。因为断电时间久了以后，总有那么一些安装在室外（包括楼道和野外）的设备在供电恢复以后无法启动，需要点一把柴火先去把这些启动不了的设备“烤一烤”加热一会儿。甚至还有举着火把趴电线杆子的段子。当时小编对于这个段子的真实性不置可否，但从当时众人肯定的笑意中还是觉得似乎大致是确有此事的。
第二个段子是有一年夏天，小编在长三角地区跟某个客户出外勤到乡下去看一个纯软件的问题，回程的时候已是傍晚，坐着某技术部主任的皮卡驰行在大运河傍边的乡间小路上。两旁是笔直的白杨，枝繁叶茂，郁郁葱葱。彼时傍晚的江南小城凉风习习，心情一片舒畅。可坐在一旁的主任却一脸担忧，一打听，才知道天气预报说这周末会是持续的雷雨天气，他最担心的就是伴随那一声惊雷，或多或少肯定会有一些设备被打坏。然后又不可避免的要去开着这辆皮卡拉着兄弟们和新设备一个乡镇一个乡镇的挨个去安装替换。
很明显，第二个段子与设备防浪涌（冲击）的能力有关，所以很多厂商和运营商也是把EMC测试作为可靠性测试的一部分。第一个段子，就与本文要讲的温度试验有关系了。
众所周知，半导体材料通常对温度非常敏感，温度的变化会导致电子元器件的特征参数发生改变，进而导致电路参数发生偏移，使得设备性能指标下降甚至是无法启动。以纯硅和纯锗材料为例，由于本征载流子（电子和空穴，这两个词中学物理都学过的）浓度会随温度增加而变化，在常温附近，温度每升高8℃，纯硅的电阻率就降低一半左右，纯锗是每升高12℃时电阻率降低一半左右。对于掺杂半导体，电阻率的变化规律稍微要复杂一点，感兴趣的可以自行百度一下。
可能有的同学还记得中学物理学过的欧姆定律，电阻不就是电压除以电流么？为啥还那么复杂，注意那个时候同学们做欧姆定律试验用的都是金属电阻（还记得那个绕了一圈又一圈铜线的滑动变阻器？）。所以注意一下中学学习的欧姆定律，是不适用于半导体的（还包括气体，感兴趣的可自行百度）。
就听第一个段子的时候，我想到我们的友好邻邦某大国，其纬度比我们高得多，冬季平均气温也比我们低的多，但啥时候听说过别人的电子设备需要用火烤的情况。
绝大多数的电子元器件都有个使用温度范围的限制，一旦超出这个范围使用就意味着器件有失效、性能降低甚至损坏的风险。目前一般的定义，民用级是0~+70℃，工业级-40~+85℃，军用级是-60~+125℃甚至更高。温度的变化对半导体的影响非常大，包括它的导电能力、极限电压、极限电流等等。很明显，军用级的表现是最优的图片，工业级次之图片，民用级最低，从成本来看肯定是反过来的。因此，对于电子元器件的制造商来说，都会针对不同级别推出不同的规格的产品。制造商也需要针对不对地区的客户，选择合适的器件。
高低温试验
温度相关的测试，都可以在国标体系中找到对应的标准作为参考。本文引用的某款已批量出货的家用终端设备的高低温相关测试范例，都可以在《GB/T 2423.1》、《GB/T 2423.2》和《GB/T 2424.19》中找到依据参考。图片进行高低温试验的目的，是检查产品在低温、高温两个极端环境下的适应性和一致性，检查设计余量是否足够。由于测试时元器件的特征、性能参数会发生变化。有些设备可能是在常温下测试通过，但一旦拿到高低温环境下进行试验就会出现问题。
低温测试用例：
测试目的：测试设备在低温环境中的启动
测试配置：温度试验箱、受试设备
测试步骤：
a. 对试验样品进行外观检查以及电性能、机械性能和其他性能的测试，验证设备是否能正常启动、业务配置是否正常
b. 将试验样品放进试温度试验箱内，调节到规定的试验温度（-10℃/温变速率不大于1℃/min）
c. 当试验样品在低温条件下保持1h后，对试验样品进行通电启动，检查试验样品
d. 将试验样品关电，置于低温条件下0.5h，通电启动，检查试验样品
e. 重复一次上述步骤d
测试判据：
设备的外观、电性能、机械性能等满足测试规范要求；设备外观无明显变化，可正常启动，功能满足整机性能测试指标的要求；
测试说明：
端口业务需要全部运行，整机至少80%负载（性能测试报告中最大吞吐量的80%）或按照市场需求说明书与研制规范中的最高业务需求来运行；测试过程中不允许丢包。
由于该测试范例所针对的设备是入户终端类型，所以对低温测试的要求并不算高。考虑到中国的实际情况，冬天在秦岭、淮河以北都有暖气，南方的室内正常情况下也不会于-10℃。其实大家都懂的，中国冬天最“冷”的地方是长江中、下游区域，既达不到两广和海南的温暖，室内还没有暖气图片，几乎跟室外一样（0℃左右）。
/低温测试可能发现的问题/
器件规格不满足要求，比较常见的晶振在低温条件下无法正常工作
电源模块输出问题（纹波、噪声变大、频率改变、电压跳变等）
焊接问题：低温时焊点焊锡的膨胀系数发生了变化，导致常温时无法暴露的焊接缺陷在测试中暴露出来。
材料相关：壳体发硬、发脆，密封件失效或者材料失效造成机械结构变化等；例如散热片所用到的硅脂，或者是矽胶散热片的粘性在低温测试中可能出现变化导致脱落
图片至于虚焊的原因，可能是设计问题（例如焊盘设计缺陷）、焊接工艺问题（温度、时间控制）、PCB来料问题（焊点有氧化或者杂质）、锡膏质量问题等，具体问题再具体分析了
高温贮存测试用例：
接上述低温测试的范例，该同款产品的高温贮存试验标准是+70℃，存储时间是72h。
测试目的：测试设备在高温环境下储存一段时间后的启动和工作稳定性
测试配置：温度试验箱、受试设备（包装状态）
测试步骤：
a. 在正常的试验大气条件下对试验样品进行外观检查以及电性能、机械性能和其他性能的测量，验证设备是否能正常启动、业务配置是否正常
b. 将试验样品按正常存储或其他规定的方式放入温度为实验室温度的试验箱内
c. 试验箱以1℃/min的温度速率升温到+70℃后保持72小时
d. 条件试验结束后，在5min内将试验箱的温度从+70℃降到实验室的环境温度
e. 当试验样品恢复到正常的试验大气条件后，进行与步骤a相同的检查操作
测试判据：
恢复到室温后设备能正常启动，功能满足整机性能测试指标的要求；外观、机械性能和电气性能无明显变化
可能有的读者会想，不管是室内还是室外，怎么会达到+70℃呢？呵呵图片，因为人也要在同样的环境中存在，所以是当然是不会的。但是，请注意人所能存在的环境温度达不到，不见得设备本身的温度达不到（有没有发现笔记本电脑的风扇吹出来的都是热风？图片）。设备工作时其内部完全有可能处于一个很高的温度状态，例如+90℃甚至更高。
有兴趣的可以晚上回家摸一下家里的光猫、无线路由器或者是面板的表面温度，有温枪的还可以实际测试一下设备表面各个点的温度（包括散热孔里面的温度）。
高温贮存试验是在试验箱内模拟高温条件，使元器件体内和表面的各种物理、化学变化的速度大大加快，其失效过程也得到加速，因此可以让不满足要求的元器件问题能提前暴露。
另外，一般家用电子设备采用的塑料外壳，不同的材质的热变形温度可能差异比较大。例如某款规格的外壳材料，其热变形温度如下图。也就是说，超过其规格书中定义的热变形温度一定时间后，设备外壳有可能会变形（变形后有啥后果可以脑洞图片）。这对于一些外壳尺寸小，芯片发热量大的设备完全可能。图片
因此，结构设计人员，在确定材质时要特别注意，除了控制成本，还需要结合设备的散热特征充分评估所选择的材质。一款设备的散热能力，与硬件设计（芯片本身的发热特性、PCB设计方案）、结构设计（ID、材质），甚至是嵌入式软件（有的芯片支持温度保护功能）都有关系。
