温度冲击试验(冷热冲击试验)目的

作者:江志宏

说明：可靠度环境试验除了高温、低温、高温高湿、温湿度组合循环之外，温度冲击(冷热冲击)也是常见的测试项目，温度冲击试验(Thermal Shock Testing、Temperature Shock Testing，简称：TST)，温度冲击的试验目的是透过超过自然环境的剧烈温度变化[温变率大于20℃/min以上，甚至可达30～40℃/min]，找出产品的设计和工艺缺陷，但经常会有将温度循环与温度冲击混淆在一起的状况。「温度循环」是指在高低温变化过程，温度的变化率是可指定可控制的；而「温度冲击」(冷热冲击)的温度变化率是不指定的(Ramp Time)，主要是要求复归时间(Recovery Time)，依据IEC规范说明温度循环的试验方式有三种[Na、Nb、NC]。冷热冲击则是三种中的[Na]测试项目[规定转换时间的快速温度变化；介质：空气]，温度冲击(冷热冲击)的主要参数为：高温低温条件、驻留时间、复归时间、循环数，在高低温条件与驻留时间目前新的规范会要求是依据测试品表面温度，而不是试验设备测试区的空气温度。

冷热冲击试验机：

是用来测试材料结构或复合材料，在瞬间下经极高温及极低温连续环境下，所能忍受的程度，借以在最短时间内试验其因热胀冷缩所引起的化学变化或物理伤害，适用的对象包括金属、塑胶、橡胶、电子....等材料，可作为其产品改进的依据或参考。

冷热冲击(温度冲击)试验过程可找出下列产品瑕疵：

膨胀系数不同引起的连接部剥离
膨胀系数不同龟裂后水分进入
水分渗入导致腐蚀及短路现象发生的加速试验

依据国际规范IEC说明，有下列情况是常见的温度变化：

1.当设备从温暖的室内环境转移到寒冷的户外环境，或相反情况时
2.当设备遇到淋雨或泡到冷水中而突然冷却时
3.安装于外面的机载设备中(如：汽车、5G、户外监控系统、太阳能)
4.在某些运输[车运、船运、空运]和贮存条件下[无空调仓库]

温度冲击可分为两箱冲击与三箱冲击两种方式：

说明：温度冲击常见的是[高温→低温、低温→高温]的方式，这样的方式又称为[两箱冲击]，另外一种所谓的[三箱式冲击]，过程是[高温→常温→低温、低温→常温→高温]，在高温低温之间插入了一个[过常温]的动作，避免在两个极端温度之间增加一个缓冲，如果看规范与测试条件，通常有过常温的条件，其高低温都会极高与极低，在军事规范与车规比较会看到有过常温的温度冲击条件。

IEC温度冲击试验条件：

高温：30、40、55、70、85、100、125、155℃
低温：5、-5、-10、-25、-40、-55、-65℃
驻留时间：10min、30min、1hr、2hr、3hr(若无规定则定3hr)

温度冲击驻留时间说明：

温度冲击的驻留时间(Dwell Time)除了规范有要求之外，有的会依据测试品重量与测试品表面温度两种方式

冷热冲击驻留时间依据重量的规范有：

GJB360A-96-107、MIL-202F-107、EIAJ ED4701/100、JASO-D001..等。

冷热冲击驻留时间依据表温控制规范：MIL-STD-883K、MIL-STD-202H(测试品上方空气)

MIL883K-2016对[温度冲击]规范要求：

1.空气温度到达设定值之后，代测品表面需要在16分钟内也要到达(驻留时间不少于10min)。
2.高温与低温冲击都是超过设定值，但不可超过10℃。

驻留时间依据测试品表面上风空气控制示意图

[两箱高低温冲击]驻留时间表温控制实际曲线

绿色：设定温度、红色：空气温度、蓝色：表面温度

[三箱过常温冲击]驻留时间表温控制实际曲线

绿色：设定温度、红色：空气温度、蓝色：表面温度

IEC温度冲击验后续动作

原因：IEC温度试验方法最好视为系列试验中之一部份，因为有些失效在试验方法结束后不一定会马上显现。

后续需进行的试验项目：

IEC60068-2-17密封性试验
IEC60068-2-6正弦振动
IEC60068-2-78稳态湿热
IEC60068-2-30湿热温度循环

锡鬚(晶鬚)温度冲击试验条件整理：

1.-55(+0/-10)℃←→85(+10/-0)℃，20min/1cycle (500cycle检查一次)
1000 cycles、1500 cycles、2000 cycles、3000 cycles
2. 85(±5)℃←→-40(+5/-15)℃，20min/1cycle，500cycles
3.-35±5℃←→125±5℃，驻留7min，500±4cycles
4.-55(+0/-10)℃←→80(+10/-0)℃，驻留7min,20min/1cycle,1000cycles

温度冲击试验常见问题整理：

1.温度冲击试验与温度循环试验的定义
2.如何从试验条件来办别是温度冲击试验还是温度循环试验？
3.温度冲击试验与温度循环结果是否一样？
4.温度冲击与温度循环温差范围的影响？
5.温度冲击的冲击温度需OVER或低于设定值？
6.温度冲击的要先冲高温还是先冲低温？
7.为什么有些温度冲击需要通过常温？
8.温度冲击的循环数如何定义与决定?
9.如何缩短温度冲击的循环数?
10.用烤箱与冷冻柜是否可以取代冷热冲击机来进行试验？

冷热冲击试验机产品特色：

除霜频率：每600cycles除霜一次[测试条件：+150℃～-55℃]
负载调整功能：可依据待测品负载量，进行系统自动调整，无需手动设定
高重量负载：设备出厂前，使用铝质IC(7.5Kg)进行负载模拟，确认设备可符合需求
温度冲击Sensor位置：测试区之出风口与回风口可选择或两者皆安装，符合MIL-STD测试规范，除符合规范要求外，亦较贴近测试品测试时所受到的冲击效果，降低测试不确定性，分布均匀度。