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冷熱沖擊試驗(yàn)與快速溫變?cè)囼?yàn)的區(qū)別
發(fā)表時(shí)間:2024-07-16 14:54:38
問：什么是冷熱沖擊試驗(yàn)？

答：冷熱沖擊試驗(yàn)又被稱為溫度沖擊試驗(yàn)，或者高低溫冷熱沖擊試驗(yàn)。它是模擬產(chǎn)品在設(shè)計(jì)研發(fā)、生產(chǎn)、運(yùn)輸、安裝及使用的過程中可能會(huì)經(jīng)受的劇烈溫度變化，主要驗(yàn)證的是測試品的結(jié)構(gòu)件耐熱脹冷縮性能。一定程度上講，冷熱沖擊試驗(yàn)屬于一種破壞性試驗(yàn)。

問：什么是快速溫變?cè)囼?yàn)？

答：快速溫變?cè)囼?yàn)包含于環(huán)境應(yīng)力篩選ESS試驗(yàn)中，是一種高效地提高產(chǎn)品可靠性的方法。

環(huán)境應(yīng)力篩選（Environment Stress Screen ,簡稱ESS）是鑒別和剔除產(chǎn)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(chǎn)品施加合理的環(huán)境應(yīng)力和電應(yīng)力，將其內(nèi)部的潛在缺陷激發(fā)變成故障，并通過檢驗(yàn)發(fā)現(xiàn)和排除故障的過程，是一種工藝手段，非破壞性試驗(yàn)。

冷熱沖擊試驗(yàn)與快速溫變?cè)囼?yàn)的區(qū)別

1、試驗(yàn)?zāi)康牟煌?/strong>

冷熱沖擊試驗(yàn)箱是金屬、塑料、橡膠、電子等材料行業(yè)必備的測試設(shè)備，用于測試材料結(jié)構(gòu)或復(fù)合材料，在經(jīng)極高溫及極低溫的溫度瞬間急劇變化一定次數(shù)后，得以在短時(shí)間內(nèi)檢測試樣因熱脹冷縮所引起的化學(xué)變化或物理傷害。通常采用的兩箱或三箱式冷熱沖擊試驗(yàn)箱。

而快速溫變則是利用外加的環(huán)境應(yīng)力，使?jié)摯嬗陔娮赢a(chǎn)品研發(fā)、設(shè)計(jì)、生產(chǎn)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(fā)生而暴露出來，給予修正和更換。一般采用快速溫變?cè)囼?yàn)箱（亦可稱為ESS環(huán)境應(yīng)力篩選試驗(yàn)箱），可對(duì)產(chǎn)品接觸到的可能導(dǎo)致過早故障的氣候、熱力或機(jī)械應(yīng)力進(jìn)行篩查試驗(yàn)。

2、測試階段的不同

冷熱沖擊主要在研發(fā)設(shè)計(jì)階段，試制階段；

而快速溫變主要在量產(chǎn)階段。

3、測試對(duì)象的不同

冷熱沖擊試驗(yàn)箱主要用于測試材料結(jié)構(gòu)或復(fù)合材料，現(xiàn)在使用最多的還是電子產(chǎn)品的元器件或者組件級(jí)（如PCBA，IC）。

而快速溫變則主要適用于電子產(chǎn)品的元器件級(jí)，組件級(jí)和設(shè)備級(jí)。

4、試驗(yàn)結(jié)構(gòu)的不同

A、冷熱沖擊試驗(yàn)箱用來進(jìn)行冷熱沖擊試驗(yàn)，其內(nèi)部構(gòu)造與快速溫變?cè)囼?yàn)箱不同，冷熱沖擊試驗(yàn)箱箱體內(nèi)有兩個(gè)溫區(qū)，高溫區(qū)和低溫區(qū)。

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

三箱式的冷熱沖擊試驗(yàn)箱則采用的是三箱體的設(shè)計(jì)，分為高溫區(qū)、低溫區(qū)和測試區(qū)，試驗(yàn)時(shí)將試驗(yàn)物品放置于測試區(qū)，通過高溫區(qū)和低溫區(qū)的溫度氣流來對(duì)測試區(qū)的試驗(yàn)物品進(jìn)行交替沖擊，形成冷熱沖擊效果。


B、快速溫變?cè)囼?yàn)箱與冷熱沖擊試驗(yàn)箱不同，它內(nèi)部只有一個(gè)箱體，只能在某一時(shí)間內(nèi)存在高溫或低溫，溫度的變化都需要升溫、降溫來實(shí)現(xiàn)，因?yàn)闇囟壬仙蛳陆档乃俾瘦^快，所以也叫做快速溫變?cè)囼?yàn)箱，在溫變的速率上來說，達(dá)不到冷熱沖擊試驗(yàn)箱的效果。

5、溫度變化速率要求不同

冷熱沖擊試驗(yàn)的溫度變化是在5min內(nèi)完成溫到溫和溫到溫沖擊的轉(zhuǎn)換，是在瞬間轉(zhuǎn)換溫度，轉(zhuǎn)換速率是非常之快，所以通常叫溫度沖擊試驗(yàn)箱，也有標(biāo)準(zhǔn)要求在產(chǎn)品表面量測，溫度恢復(fù)時(shí)間在15min以內(nèi)。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(shí)高溫儲(chǔ)藏箱的溫度通過控制自動(dòng)輸送到測試箱以達(dá)到高溫沖擊的效果，低溫沖擊等同。主要試驗(yàn)?zāi)康氖菧囟葲_擊。


快速溫度變化是在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)完成降溫和升溫的，分非線性和線性。例如一臺(tái)溫度范圍-40℃到80℃的設(shè)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(dá)到-40℃，時(shí)間就比冷熱沖擊試驗(yàn)箱的時(shí)間就慢，比一般高低溫試驗(yàn)箱就快很多，因?yàn)闃?biāo)準(zhǔn)的高低溫試驗(yàn)箱是非線性每分鐘1度。當(dāng)然每分鐘10℃~30℃的此設(shè)備也可以在很短的時(shí)間內(nèi)完成升溫和降溫，且溫變速率可控。試驗(yàn)?zāi)康氖强焖俚厣禍兀砸灿薪锌焖贉刈冊(cè)囼?yàn)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(xiàn)象不同

冷熱沖擊的故障主要體現(xiàn)在，如零部件的變形或破裂，絕緣保護(hù)層失效，運(yùn)動(dòng)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(jié)霜引起電子或機(jī)械故障。

而快速溫變的主要故障表現(xiàn)在如涂層、材料或線頭上各種微裂紋擴(kuò)大；使粘結(jié)不好的接頭松弛；使螺釘連接或鉚接不當(dāng)?shù)慕宇^松弛；材料熱膨脹系數(shù)不同產(chǎn)生的變形和應(yīng)力引起的故障,使固封材料絕緣下降；使機(jī)械張力不足的壓配接頭松弛；使質(zhì)差的釬焊接觸電阻加大或造成開路；使運(yùn)動(dòng)件及密封件故障。

8、兩者常見標(biāo)準(zhǔn)參考

冷熱沖擊常見參考標(biāo)準(zhǔn)：

GB/T 2423.22-2012

IEC60068-2-14:2009

GJB150.5A-2009

GB/T 28046.4-2011

快速溫變參考標(biāo)準(zhǔn)：

GB/T2423.22

IEC60068_2_14

GJB 150.5

有些客戶在日常使用中會(huì)認(rèn)為冷熱沖擊試驗(yàn)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(fù)時(shí)5min以內(nèi)，高低溫駐留時(shí)間30min。如果快速溫變箱的溫變速率能達(dá)到25℃/min以上，可以考慮代替冷熱沖擊箱，因?yàn)槿涫嚼錈釠_擊工作原理與常見快速溫變箱接近。但對(duì)于提籃式冷熱沖擊箱，嚴(yán)格上來講，不建議用快速溫變箱代替，因?yàn)樘峄@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(huì)更嚴(yán)苛，如果代替，可能造成不一樣的失效模式。

HASS高加速應(yīng)力篩選（熱應(yīng)力）也是ESS的一種測試方法，只是溫變速率要求達(dá)到40℃/min以上，是以HALT高低溫極限試驗(yàn)完后，經(jīng)裁剪而得出的HASS試驗(yàn)條件，測試?yán)砟钍窃诨谠缙诘腅SS方法，只是施加更強(qiáng)的應(yīng)力，來幫助客戶更快捷，更有效的篩選產(chǎn)品早期故障。