Сразу скажу что я не разработчик, скорее пользователь устройств. Интересуюсь вопросом, искал информацию и почти ничего не нашел, решил поискать форумы специалистов.

Что является основным фактором влияния низких температур на электронику? Сама низкая температура, или осаждение росы / инея на печатные платы, или скорость изменения температуры, или что-то другое?

Ну вообщем все перечисленные факторы ну а если по существу то наиболее жесткие условия это всетаки иней, и быстрое изменение температуры, в результате которого происходит расширение и сжатие, что может привести в свою очередь к обрывам дорожек на печатных платах, также резкое изменение температуры приводит к выходу ЭРИ , ведь не зря приведены значения электрических параметров при разных температурах среды (повышенной и пониженной). Зачастую резкое изменение температуры среды приводит к катострофичиским отказам (но это в большей степени относится к температурному удару , тоесть метод по ГОСТу , когда изделия перемещают из одной камеры в другую -55 +125, это да, а изменение температуры в условиях применения такого просто невозможно, я так думаю. если это не используется гденибудь в близи двигателей, когда происходит перепад).

Сама низкая температура является неиссякаемым источником геморроя для разработчиков, имеющих счастье делать устройства, например для наших вояк. Импортная элементная база в корпусах industrial рассчитана на -40С, воякам же нужно -60С. Большая часть компонентов хорошо работает и при такой низкой температуре. Но бывает что не везет. И тогда можно лоб расшибить, прежде чем заставишь устройство работать. Самые большие проблемы с которыми приходилось сталкиваться в минусе - с тактовой, в самых различных местах. Всякие PLL (в ПЛИСах в том числе) плохо захватывают до прогрева в глубоком минусе. Бывали обычные кварцы в минусе не заводились.

Резкое изменение температуры больше влияет на механическую деформацию. Было такое: при -60С открывали дверь камеры. Из трех экспериментов на 2-х платах не работает процессор Atmel, в BGA с шариками 0.3мм и шагом 0.8мм. Платы были выключены. После пропайки работа восстановилась.

А вот вредительство росы/инея как-то не заметил, платы хоть выжимать можно было, а работали нормально.

Несколько раз читал (в том числе здесь на форуме), что обогрев должен быть спроектирован так, чтобы питание на основное устройство подавалось только после прогрева до разрешенной температуры. А чем грозит включение непрогретого устройства?

Дак пояснили же - термоударом.
Для наглядности плесните кипятку в стакан, для большей - остудите его предварительно в морозилке.
Иней, роса тоже чертей дадут, если схема критична к сопротивлениям, утечкам. Сгниет просто плата со временем. Но с этим хоть можно бороться в гермоконтейнере с влагопоглотителем.

Если устройство и подогрев включатся одновременно, температура действительно будет расти быстрее. Я неточно сформулировал вопрос. Если подогрев не работает или отсутствует, а устройство включится при температуре ниже допустимой, это может привести к необратимым последствиям?

Несколько раз наблюдал ситуацию, когда индуктивные датчики (proximity sensors) разных производителей начинали выдавать ложный сигнал при -18, хотя в каталоге указаны рабочие температуры от -20 или -25. Но после повышения температуры начинали работать нормально.

С другой стороны стандартные ПЛК (PLC), c рабочей температурой по каталогу от нуля градусов, нормально работали в неотапливаемых шкафах при -25. Но они были всегда включены, то есть немного нагревались от собственного тепловыделения.

у всякого материала есть своя проводимость, зависящая от температуры. отсюда ноги растут.

полупроводник стабильно работает в определенном диапазоне температур (стабильно - значит укладывается в заданные параметры по току и т.п.)

вне этого диапазона полупроводник ведет себя непредсказуемо. Например при низкой температуре становясь диэлектриком.

Температура -55 является критической для некоторых видов микросхем. Многие типы флэш память теряют данные даже после 10 минут при -55.

Для решения проблем термоударов с BGA корпусами человечество придумало underfill. Корректно монтируйте чипы - пропайка будет не нужна.

Вопрос по компаундам применяемым в коммерческих чипах для корпусирования.
Есть ли разница в применяемых компаундах для коммерческого и индустриального типа?
Что происходит с коммерческим чипом при циклическом включении его в работу при -40 градусах и какая ещё разница между коммерческим и индустриальным чипами кроме того, что индустриальные проходят тестирование на заводе.

Вопрос собственно задан потому, что мы обнаружили в индустриальном варианте исполнения аппаратуры MOXA чипы коммерческого диапазона.
Обсуждение темы тут http://electronix.ru/forum/index.php?showtopic=89496
Ответ моксы тут http://www.moxa.ru/forum/index.php?showtopic=1587

Наиболее вероятно, что компаунд (премикс), используемый фирмой - производителем полупроводников для герметизации своих изделий, одинаков для изделий всех температурных диапазонов. Более того, он может оказаться одинаковым для изделий различных производителей, поскольку таблетки премикса производятся сторонними фирмами. При включении в работу на -40 градусов коммерческого чипа с ним происходит ровно то же, что и с индустриальным, он либо работает, либо нет. Изделия, для которых техническая документация прямо предусматривает возможность их использования при отрицательных температурах, вовсе не обязательно проходят 100 % проверку при этих температурах, зачастую весьма сложно реализуемую и дорогостоящую. Процедура становится обязательной, если какие-то характеристики на грани фола.
Зима у нас сменяется летом не чаще одного раза в год, соответственно за гарантируемый изготовителем срок службы оборудования (10 лет, например) положительные температуры сменятся заметными отрицательными не более 20-30 раз с учетом оттепелей. Изделия МОХи вряд ли предназначены для эксплуатации в неотапливаемых отсеках летательных аппаратов с реактивным двигателем, совершающих по 5 взлетов-посадок на дню. Если производитель убедился в работоспособности оборудования с микросхемами коммерческого температурного диапазона при отрицательных температурах на значительном количестве изделий, если он проводит соответствующие периодические испытания, а может проверяет каждый образец при отрицательных температурах, а может провел и соответствующие граничные испытания, если у него тесные контакты с изготовителем комплектующих, то это все вполне достойная альтернатива испытаниям полупроводников у изготовителя.

Да уж. Самое печальное, что все эти "наиболее вероятно", "может оказаться", "если производитель убедился" честно говоря оставляют неизгладимое ощущение потери репутации перед своим заказчиком через несколько лет эксплуатации... И что ещё не приятно, то об этом мы узнали только вскрыв аппаратуру. О всех этих чудодейственных методах снижения себестоимости изделия не знает скорее всего большая часть потребителей MOXA.

Странно слышать такое. Есть у буржуйских вояк термин COTS. Покупают и ставят в военную технику пластиковые чипы не маркированные индастриал по всему миру. Удивительно, репутацию не теряют:-) И техника обнаруживает, стреляет, летает и т.п.

К счастью мы не отвечаем за действия буржуйских вояк, а отвечаем за свои действия.

Хотя при таком подходе не удивлюсь, что вскоре открыв корпус какого нибудь другого знаменитого производителя увидим там приставку плэйстейшн (пардон за мой английский) :-)