在产品的使用寿命周期内，除了要经受温湿度的缓慢变化外，还可能遭遇温度的急剧变化，例如从炎热的室外突然进入空调房间，或是在寒冷的冬季从室外进入温暖的室内。这种温度的骤变，即冷热冲击，会对产品的材料、结构和性能产生显著影响，甚至导致产品失效。因此，冷热冲击测试（也称温度冲击测试）成为评估产品耐受温度快速变化能力的重要手段。
什么是冷热冲击测试？
冷热冲击测试，是一种将产品快速暴露于极端高温和极端低温交替变化的环境中，模拟产品在使用、运输或储存过程中可能遭遇的温度骤变的试验方法。与交变湿热测试的缓慢温湿度变化不同，冷热冲击测试强调的是温度变化的速率，通常要求在几秒钟或几分钟内完成温度的转换。
冷热冲击测试的目的在于：
- 评估产品在温度骤变环境下的耐受能力。
- 发现产品因材料热胀冷缩系数差异、焊接点开裂、连接器松动等引起的潜在缺陷。
- 预测产品在温度骤变环境下的使用寿命。
- 验证产品是否符合相关的质量标准和规范。
哪些产品需要进行冷热冲击测试？
冷热冲击测试广泛应用于各种工业产品，特别是那些对温度变化敏感或需要在极端温度环境下使用的产品。常见需要进行冷热冲击测试的产品类别包括：
- 电子元器件：集成电路、电阻、电容、电感、晶振、连接器、PCB板等。
- 汽车零部件：发动机控制单元（ECU）、传感器、执行器、线束、连接器、显示屏、照明系统等。
- 航空航天产品：电子设备、机载计算机、传感器、执行器、结构件等。
- 通信设备：基站、天线、光模块、路由器、交换机等。
- 医疗设备：电子医疗设备、植入式医疗器械等。
- LED照明产品: LED芯片, LED模组.
- 光伏组件: 太阳能电池板.
冷热冲击测试的标准
冷热冲击测试的依据是各种国际、国家和行业标准。这些标准规定了测试的条件、方法、程序和判定准则。以下是一些主要的冷热冲击测试标准：
| 标准编号 | 标准名称 | 适用范围 | 主要测试条件 |
|---|---|---|---|
| IEC 60068-2-14 | 环境试验 第2-14部分：试验 试验N：温度变化 | 电工电子产品 | 温度变化速率、高温/低温暴露时间、循环次数根据产品规范确定 |
| GB/T 2423.22 | 环境试验 第2部分：试验方法 试验N：温度变化 | 电工电子产品 | 温度变化速率、高温/低温暴露时间、循环次数根据产品规范确定 |
| MIL-STD-883 | 微电子器件试验方法标准 | 微电子器件 | 温度范围：-55℃~+125℃（或其他温度范围），转换时间：<10秒（或<1分钟），循环次数：根据产品规范确定 |
| MIL-STD-202 | 电子和电气元件试验方法标准 | 电子和电气元件 | 温度范围：-65℃~+200℃（或其他温度范围），转换时间：<2分钟（或其他时间），循环次数：根据产品规范确定 |
| JESD22-A104 | 温度循环 | 半导体器件 | 温度范围：-55℃~+125℃（或其他温度范围），转换时间：<1分钟，循环次数：根据产品规范确定 |
| GJB 150.5A | 军用装备实验室环境试验方法 第5部分：温度冲击试验 | 军用装备 | 温度范围和转换时间根据产品规范确定 |
| ISO 16750-4 | 道路车辆 电气及电子设备的环境条件和试验 第4部分：气候负荷 | 道路车辆电气及电子设备 | 温度范围：-40°C ~ +125°C(或根据产品规定), 转换时间: 快速 |
| EIA-364-32 | 热冲击(温度循环)测试程序为电连接器和插座 | 电连接器和插座 | 温度范围：-55 °C to +85 °C, -55 °C to +105 °C, -55 °C to +125 °C, -65 °C to +150 °C, or -65 °C to +200 °C. 转换时间根据产品规范确定. |
注意： 上述表格仅列出了一些常见的冷热冲击测试标准，具体选择哪个标准应根据产品类型、应用领域和客户要求确定。
冷热冲击测试的流程
冷热冲击测试的流程通常包括以下几个步骤：
- 样品准备：根据测试标准和产品规范，准备足够数量的样品，并进行外观检查和初始性能测试。
- 试验条件设置：根据选定的测试标准，设置冷热冲击试验箱的高温、低温、转换时间、循环次数等参数。
- 样品放置：将样品放置在试验箱内。
- 两箱法：将样品放置在高温箱或低温箱中。
- 三箱法：将样品放置在测试箱中。
- 试验进行：
- 两箱法：将样品从高温箱快速转移到低温箱，或从低温箱快速转移到高温箱，循环进行。
- 三箱法：通过控制阀门，将高温气体或低温气体快速导入测试箱，使样品经受温度冲击。
- 中间检测：根据需要，在试验过程中进行中间检测，观察样品的外观变化和性能变化。
- 试验结束：试验结束后，将样品从试验箱中取出，在标准大气条件下恢复一段时间。
- 最终检测：对样品进行外观检查和最终性能测试。
- 结果判定：根据测试标准和产品规范，对试验结果进行判定，判断样品是否合格。
- 报告撰写: 根据测试结果撰写测试报告.
冷热冲击测试的设备
冷热冲击测试通常使用专业的冷热冲击试验箱完成。这类试验箱主要有两种类型：
- 两箱式冷热冲击试验箱：
- 由高温箱和低温箱组成。
- 通过吊篮或推车将样品在两个箱体之间快速移动，实现温度冲击。
- 结构相对简单，成本较低。
- 三箱式冷热冲击试验箱：
- 由高温箱、低温箱和测试箱组成。
- 样品放置在测试箱中不动，通过切换阀门将高温气体或低温气体导入测试箱，实现温度冲击。
- 温度转换速度更快，温度均匀性更好。
两种试验箱的主要构成:
- 箱体：提供一个密闭的、可快速改变温度的空间。
- 制冷系统：用于提供低温环境。
- 加热系统：用于提供高温环境。
- 控制系统：用于控制和监测试验箱的温度、转换时间、循环次数等参数。
- 传感器：用于测量试验箱内的温度。
- 安全保护装置：用于保护试验箱和样品，防止出现过温、过压等异常情况。
冷热冲击测试常见问题和注意事项
- 样品代表性: 确保样品能够代表批量产品的质量。
- 预处理: 某些标准可能要求样品在测试前进行特定的预处理。
- 样品摆放: 样品摆放应确保气流通畅，避免相互遮挡或接触。
- 温度转换时间: 严格控制温度转换时间，确保符合标准要求。
- 暴露时间: 确保样品在高温和低温下的暴露时间足够，使其达到温度稳定。
- 恢复时间: 测试后，样品需要足够的恢复时间，再进行最终检测。
- 失效判定: 明确失效判据，并进行准确的判定。
总结
冷热冲击测试是评估产品在温度骤变环境下可靠性的关键试验，对于发现产品潜在缺陷、提高产品质量具有重要意义。选择合适的测试标准、严格按照测试流程进行操作、选择有资质的实验室是确保测试结果准确可靠的关键。
海沣检测拥有先进的冷热冲击试验设备和经验丰富的工程师团队，可为您提供专业的冷热冲击测试服务, 确保您的产品在严苛的环境下依然表现出色。