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冷熱沖擊試驗與快速溫變試驗的區別

發表時間:2024-07-16 14:54:38

問：什么是冷熱沖擊試驗？

答：冷熱沖擊試驗又被稱為溫度沖擊試驗，或者高低溫冷熱沖擊試驗。它是模擬產品在設計研發、生產、運輸、安裝及使用的過程中可能會經受的劇烈溫度變化，主要驗證的是測試品的結構件耐熱脹冷縮性能。一定程度上講，冷熱沖擊試驗屬于一種破壞性試驗。

問：什么是快速溫變試驗？

答：快速溫變試驗包含于環境應力篩選ESS試驗中，是一種高效地提高產品可靠性的方法。

環境應力篩選（Environment Stress Screen ,簡稱ESS）是鑒別和剔除產品工藝和元件引起的早期故障的一種工序和方法，主要通過向元器件以上各層次產品施加合理的環境應力和電應力，將其內部的潛在缺陷激發變成故障，并通過檢驗發現和排除故障的過程，是一種工藝手段，非破壞性試驗。

冷熱沖擊試驗與快速溫變試驗的區別

1、試驗目的不同

冷熱沖擊試驗箱是金屬、塑料、橡膠、電子等材料行業必備的測試設備，用于測試材料結構或復合材料，在經極高溫及極低溫的溫度瞬間急劇變化一定次數后，得以在短時間內檢測試樣因熱脹冷縮所引起的化學變化或物理傷害。通常采用的兩箱或三箱式冷熱沖擊試驗箱。

而快速溫變則是利用外加的環境應力，使潛存于電子產品研發、設計、生產制程中，因不良元器件、制造工藝和其它原因等所造成的早期故障提早發生而暴露出來，給予修正和更換。一般采用快速溫變試驗箱（亦可稱為ESS環境應力篩選試驗箱），可對產品接觸到的可能導致過早故障的氣候、熱力或機械應力進行篩查試驗。

2、測試階段的不同

冷熱沖擊主要在研發設計階段，試制階段；

而快速溫變主要在量產階段。

3、測試對象的不同

冷熱沖擊試驗箱主要用于測試材料結構或復合材料，現在使用最多的還是電子產品的元器件或者組件級（如PCBA，IC）。

而快速溫變則主要適用于電子產品的元器件級，組件級和設備級。

4、試驗結構的不同

A、冷熱沖擊試驗箱用來進行冷熱沖擊試驗，其內部構造與快速溫變試驗箱不同，冷熱沖擊試驗箱箱體內有兩個溫區，高溫區和低溫區。

冷熱沖擊試驗箱分為兩箱式和三箱式，兩箱式冷熱沖擊試驗箱主要采用上下吊索（或螺紋軸承）移動的方式，在高溫區和低溫區來回移動，形成冷熱沖擊的效果；

三箱式的冷熱沖擊試驗箱則采用的是三箱體的設計，分為高溫區、低溫區和測試區，試驗時將試驗物品放置于測試區，通過高溫區和低溫區的溫度氣流來對測試區的試驗物品進行交替沖擊，形成冷熱沖擊效果。

B、快速溫變試驗箱與冷熱沖擊試驗箱不同，它內部只有一個箱體，只能在某一時間內存在高溫或低溫，溫度的變化都需要升溫、降溫來實現，因為溫度上升或下降的速率較快，所以也叫做快速溫變試驗箱，在溫變的速率上來說，達不到冷熱沖擊試驗箱的效果。

5、溫度變化速率要求不同

冷熱沖擊試驗的溫度變化是在5min內完成溫到溫和溫到溫沖擊的轉換，是在瞬間轉換溫度，轉換速率是非常之快，所以通常叫溫度沖擊試驗箱，也有標準要求在產品表面量測，溫度恢復時間在15min以內。而且溫度沖擊是在非線性的情況下完成的。溫度沖擊原理是需要高溫測試時高溫儲藏箱的溫度通過控制自動輸送到測試箱以達到高溫沖擊的效果，低溫沖擊等同。主要試驗目的是溫度沖擊。

快速溫度變化是在規定的時間內完成降溫和升溫的，分非線性和線性。例如一臺溫度范圍-40℃到80℃的設備，在線性降溫的情況下從溫80℃到-40℃以每分鐘5℃的情況降溫需要24min達到-40℃，時間就比冷熱沖擊試驗箱的時間就慢，比一般高低溫試驗箱就快很多，因為標準的高低溫試驗箱是非線性每分鐘1度。當然每分鐘10℃~30℃的此設備也可以在很短的時間內完成升溫和降溫，且溫變速率可控。試驗目的是快速地升降溫，所以也有叫快速溫變試驗箱。

6、樣品失效模式的不同

冷熱沖擊是由于材料蠕變及疲勞損傷引起的失效，也稱脆性失效；

而快速溫變，由于材料疲勞引起的失效。

7、常見故障現象不同

冷熱沖擊的故障主要體現在，如零部件的變形或破裂，絕緣保護層失效，運動部件的卡緊或松弛電氣和電子元器件的變化，快速冷凝水或結霜引起電子或機械故障。

而快速溫變的主要故障表現在如涂層、材料或線頭上各種微裂紋擴大；使粘結不好的接頭松弛；使螺釘連接或鉚接不當的接頭松弛；材料熱膨脹系數不同產生的變形和應力引起的故障,使固封材料絕緣下降；使機械張力不足的壓配接頭松弛；使質差的釬焊接觸電阻加大或造成開路；使運動件及密封件故障。

8、兩者常見標準參考

冷熱沖擊常見參考標準：

GB/T 2423.22-2012

IEC60068-2-14:2009

GJB150.5A-2009

GB/T 28046.4-2011

快速溫變參考標準：

GB/T2423.22

IEC60068_2_14

GJB 150.5

有些客戶在日常使用中會認為冷熱沖擊試驗箱（三箱式冷熱沖擊箱）與快速溫變箱可考慮共用，如：溫度沖擊范圍是-40℃~85℃，溫度恢復時5min以內，高低溫駐留時間30min。如果快速溫變箱的溫變速率能達到25℃/min以上，可以考慮代替冷熱沖擊箱，因為三箱式冷熱沖擊工作原理與常見快速溫變箱接近。但對于提籃式冷熱沖擊箱，嚴格上來講，不建議用快速溫變箱代替，因為提籃式冷熱沖擊箱的瞬間溫變速率一定大于25℃/min，相比較三箱式冷熱沖擊箱，會更嚴苛，如果代替，可能造成不一樣的失效模式。

HASS高加速應力篩選（熱應力）也是ESS的一種測試方法，只是溫變速率要求達到40℃/min以上，是以HALT高低溫極限試驗完后，經裁剪而得出的HASS試驗條件，測試理念是在基于早期的ESS方法，只是施加更強的應力，來幫助客戶更快捷，更有效的篩選產品早期故障。

上一條: 電子元器件二次篩選原則及常見篩選項目下一條: 高低溫環境試驗詳細介紹

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