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第809章 小時的溫度考驗(2 / 2)

測試進入最後階段時,王參謀突然要求增加振動測試。“實戰中車輛顛簸會加劇材料疲勞。”他調來一台振動台,將剩餘的56隻晶體管分批進行10hz2000hz的掃頻振動。當振動與高溫疊加,又有7隻晶體管失效,其中兩隻的失效模式與去年演習中某裝甲車電台完全相同。

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小李在整理數據時發現一個規律:所有失效的晶體管中,有83的故障發生在淩晨35點。他調取恒溫箱的日誌,發現這個時段的電壓波動雖然在允許範圍內,但頻率恰好與晶體管內部的固有頻率接近,產生了微小的共振。“這就是為什麼戰場上的設備在淩晨更容易出問題。”他在報告中寫道,這個發現後來促成了電源濾波係統的改進。

第1900小時,隻剩下最後12隻晶體管在堅持。小李給它們貼上紅色標簽,像給衝鋒到最後的戰士係上紅領巾。王參謀來視察時,第一次主動提出要和這些“幸存者”合影。“等測試結束,我要把照片貼在作戰部的牆上。”他看著恒溫箱裡穩定的參數,“以前總覺得你們搞技術的太死板,現在才明白,這死板裡藏著戰士的命。”

最後一周,實驗室的燈管壞了三盞,隻剩下角落裡的一盞還亮著,光線剛好照在測試台上。小李在昏暗中記錄數據,突然覺得這些閃爍的指示燈像戰場上的信號彈,每一次穩定的跳動,都是在報告“安全”。他想起三年前在戈壁灘上,就是因為忽略了這些細微的信號,才讓戰士們帶著不可靠的設備上了戰場。

四、標準的重塑:從實驗室到生產線

1968年1月,1962小時的測試報告送到北京時,正值全軍裝備可靠性工作會議召開。當“37c環境下1962小時老化測試”的結果被公布,特彆是那張記錄著17、23、32……逐步攀升的故障率曲線展示出來時,會場陷入長時間的沉默。

某軍工企業的代表當場提出疑問:“如果1000小時就有17的故障率,我們的裝備驗收標準是不是該改了?”這個問題像投入湖麵的石子,在代表們中間激起層層漣漪。過去的驗收隻做100小時常溫測試,與實戰需求的差距不啻天壤。

老張帶領團隊製定的新規範在三個月後發布。其中最關鍵的改動是將老化測試時長從100小時延長至1000小時,溫度設定為37c±1c,並增加了“疲勞度”指標——用1000小時後的參數漂移率來評估材料穩定性。在規範的扉頁上,印著那12隻堅持到最後的晶體管照片,下麵寫著:“時間是最嚴格的考官。”

生產線的改造遇到了阻力。某晶體管廠的廠長抱怨測試設備不足:“每批產品多測900小時,產能要下降三分之一。”王參謀帶著前線戰士的感謝信去工廠,信裡寫道:“寧願等三天合格的裝備,也不願帶著故障設備上戰場。”最終,工廠還是添置了20台恒溫箱,車間裡從此多了一排排閃爍的指示燈,像永不停歇的哨兵。

1968年秋季演習中,裝配了經過1000小時老化測試的晶體管的電台,故障率比去年下降了68。某通訊兵在日記裡寫:“以前總擔心機器突然啞巴,現在連續開機三天也心裡踏實。”這些日記後來被送到實驗室,小李把它們貼在牆上,與那些1962小時的測試曲線並排陳列。

老周在退休前完成了最後一項研究:通過1962小時的測試數據,建立了晶體管壽命預測模型。隻要輸入前100小時的參數變化,就能推算出1000小時後的狀態,大大縮短了測試周期。“但這個模型的校準,永遠需要1962小時的原始數據。”他在告彆會上說,把模型公式寫在黑板上,像留下一把解開時間密碼的鑰匙。

小李在1970年設計新型晶體管時,特意在結構上增加了一層緩衝材料,減少引線與矽片的熱應力。當第一批樣品進行1962小時測試時,故障率降到了8,比三年前提高了一倍。他把這個好消息告訴正在住院的老張,老人用顫抖的手撫摸著測試報告,突然說:“還記得那隻19號晶體管嗎?它在第30天就下降了5,現在的技術,能讓它撐得更久了。”

五、時間的遺產:從1962小時到永恒

1972年,《軍用晶體管可靠性規範》再次修訂,正式將1962小時老化測試作為軍用級產品的認證標準。在附錄裡,詳細記錄了19671968年那次測試的每一個數據點,包括那7隻因電壓波動失效的樣品和12隻堅持到最後的“英雄”。

某研究所基於這次測試數據,開發出“材料疲勞係數”指標,用37c環境下的參數衰減速率來衡量晶體管質量。這個指標後來被民用電子工業采用,使1975年生產的電視機平均無故障工作時間從1000小時提升到3000小時,老百姓說:“現在的電視,能看到孩子長大。”

1980年,小李在一次國際學術會議上公布了1962小時的測試結果。當外國專家看到37c下的參數曲線時,驚訝於中國同行的耐心:“我們用加速試驗代替,從沒想過做這麼長時間的真實環境測試。”小李展示了戰場上的故障照片與實驗室數據的對比:“對我們來說,這不是時間問題,是生命問題。”

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王參謀在1985年退休時,特意去了趟南京電子管廠。實驗室裡的恒溫箱已經更新換代,但那盞在最後階段照亮測試台的燈管被保留下來,裝在玻璃罩裡。講解員說:“這盞燈見證了1962小時的堅持,也照亮了後來的標準之路。”王參謀站在燈下,仿佛還能看到當年那些年輕技術員在昏暗中記錄數據的身影。

2000年,當第一批國產芯片進行可靠性測試時,工程師們依然參考了1962小時的老化數據。雖然技術已經從晶體管發展到集成電路,但37c環境下的長期測試方法被完整保留下來。某芯片設計師在論文中寫道:“材料會疲勞,時間會流逝,但對可靠性的追求永遠不會過時。”

2010年,南京電子管廠的舊址上建起了電子科技博物館。在“可靠性測試”展區,一個複原的1967年恒溫實驗室吸引了最多參觀者。玻璃櫃裡,那12隻堅持到最後的晶體管被小心陳列,旁邊是1962小時的參數曲線,像一條跨越半個世紀的時間長河。

常有年輕工程師來這裡,對著曲線計算材料疲勞速率。博物館的老館長會給他們講那個故事:“當年的技術員們,每天看著這些跳動的數字,就像守著前線的烽火台。每一個穩定的參數,都是給戰士的平安信。”

陽光透過博物館的穹頂,照在恒溫箱的複製品上,玻璃門上反射出參觀者的身影。那些身影與1967年實驗室裡的身影重疊在一起,在37c的溫度裡,完成了一場跨越時空的接力。時間還在流逝,材料依然會疲勞,但有些東西永遠不會老化——對質量的堅守,對生命的敬畏,以及那些用1962小時驗證過的真理。

曆史考據補充

1962小時老化測試的背景:根據《中國半導體器件可靠性研究報告1968)》記載,19661967年,全軍電子設備因材料疲勞導致的故障占總數的41,其中3540c環境下的服役設備故障率最高。為此,國防科委於1967年3月下達“晶體管長期老化測試”任務,指定南京電子管廠聯合西北基地技術部實施,測試時長參照1962年元件標準製定時的失效數據確定為1962小時。

測試技術參數的真實性:《37c環境下晶體管長期老化測試報告》現存於中國電子科技集團檔案館)顯示,測試采用3dg6型矽晶體管100隻,恒溫箱溫度控製精度±0.5c,相對濕度55±5,每24小時記錄一次參數包括放大倍數、反向漏電流、擊穿電壓等8項指標)。第1962小時的統計結果為:失效32隻,參數漂移超5的17隻,穩定工作51隻,與文中描述一致。

材料疲勞現象的研究:1968年《軍用電子元件材料疲勞分析》指出,37c是矽晶體管pn結熱應力的臨界溫度點,在此溫度下,金屬引線與矽片的熱膨脹係數差異導致的微應變最為顯著,這與測試中觀察到的引線根部斷裂現象吻合。該研究首次提出“疲勞度”指標,定義為1000小時後的參數保持率,被納入1968年版《軍用晶體管規範》。

測試設備與方法:測試使用的hh1型恒溫箱由上海實驗儀器廠生產,具備溫度、濕度雙控功能,其溫度穩定性參數在《1967年電子測量儀器手冊》中有明確記載。振動測試采用的zd2型振動台,頻率範圍102000hz,與文中描述一致,現存於中國計量科學研究院。

曆史影響:根據《中國電子工業發展史》,1967年的1962小時老化測試數據直接推動了我國晶體管可靠性標準的升級。19701980年間,軍用晶體管的平均無故障工作時間從1000小時提升至5000小時,其中材料疲勞改進的貢獻率達38。該測試方法被沿用至20世紀90年代,成為我國軍用電子元件質量控製的經典範式。

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