可靠度環境試驗除了高溫、低溫、高溫高濕、溫濕度組合循環之外,高低溫沖擊也是常見的測試項目,高低溫沖擊的試驗目的是透過超過自然環境的劇烈溫度變化(溫變率大于20℃/min以上,甚至可達30~40℃/min),找出產品的設計和工藝缺陷,但經常會有將溫度循環與高低溫沖擊混淆在一起的狀況。【溫度循環】是指在高低溫變化過程,溫度的變化率是可指定可控制的;而【高低溫沖擊】的溫度變化率是不指定的,主要是要求復歸時間(Recovery Time),依據IEC規范說明溫度循環的試驗方式有三種:Na、Nb、NC。高低溫沖擊則是三種中的【Na】測試項目(規定轉換時間的快速溫度變化;介質:空氣),高低溫沖擊的主要參數為:高溫低溫條件、駐留時間、復歸時間、循環數,在高低溫條件與駐留時間目前新的規范會要求依據測試品表面溫度,而不是試驗設備測試區的空氣溫度。
高低溫沖擊試驗箱:
是用來測試材料結構或復合材料,在瞬間下經極高溫及極低溫連續環境下,所能忍受的程度,借以在短時間內試驗其因熱脹冷縮所引起的化學變化或物理傷害,適用的對象包括金屬、塑膠、橡膠、電子等材料,可作為其產品改進的依據或參考。
高低溫沖擊試驗過程可找出下列產品的瑕疵:
膨脹系數不同引起的連接部剝離
膨脹系數不同龜裂后水分進入
水分滲入導致腐蝕及短路現象發生的加速試驗
依據國際規范IEC說明,有下列情況是常見的溫度變化:
1、當設備從溫暖的室內環境轉移到寒冷的戶外環境,或相反情況時
2、當設備遇到淋雨或泡到冷水中而突然冷卻時
3、安裝于外面的機載設備中(如:汽車、5G、戶外監控系統、太陽能)
4、在某些運輸(車運、船運、空運)和貯存條件下(無空調倉庫)
高低溫沖擊可分為兩箱沖擊與三箱沖擊兩種方式:
溫度沖擊常見的是“高溫→低溫、低溫→高溫”的方式,這樣的方式又稱為【兩箱沖擊】,另外一種所謂的【三箱式沖擊】,過程是“高溫→常溫→低溫、低溫→常溫→高溫”,在高溫低溫之間插入了一個[過常溫]的動作,避免在兩個極端溫度之間增加一個緩沖,如果看規范與測試條件,通常有過常溫的條件,其高低溫都會極高與極低,在工業規范與車規比較會看到有過常溫的溫度沖擊條件。
IEC高低溫沖擊試驗條件:
高溫:30、40、55、70、85、100、125、155℃
低溫:5、-5、-10、-25、-40、-55、-65℃
駐留時間:10min、30min、1hr、2hr、3hr(若無規定則定3hr)
高低溫沖擊駐留時間說明:
高低溫沖擊的駐留時間除了規范有要求之外,有的會依據測試品重量與測試品表面溫度兩種方式。
高低溫沖擊駐留時間依據重量的規范有:
GJB360A-96-107、MIL-202F-107、EIAJ ED4701/100、JASO-D001等。
高低溫沖擊駐留時間依據表溫控制的規范有:
MIL-STD-883K、MIL-STD-202H(測試品上方空氣)
MIL883K-2016對【高低溫沖擊】規范要求:
1.空氣溫度到達設定值之后,待測品表面需要在16分鐘內也要到達(駐留時間不少于10min)。
2.高溫與低溫沖擊都是超過設定值,但不可超過10℃。
IEC高低溫沖擊試驗后續動作:
原因:IEC溫度試驗方法只是系列試驗中的一部分,因為有些失效在試驗方法結束后不一定會馬上顯現。
后續需進行的試驗項目:
IEC60068-2-17密封性試驗
IEC60068-2-6正弦振動
IEC60068-2-78穩態濕熱
IEC60068-2-30濕熱溫度循環
錫須(晶須)高低溫沖擊試驗條件整理:
1、-55(+0/-10)℃←→85(+10/-0)℃,20min/1cycle (500cycle檢查一次)
1000 cycles、1500 cycles、2000 cycles、3000 cycles
2、 85(±5)℃←→-40(+5/-15)℃,20min/1cycle,500cycles
3、-35±5℃←→125±5℃,駐留7min,500±4cycles
4、-55(+0/-10)℃←→80(+10/-0)℃,駐留7min,20min/1cycle,1000cycles
高低溫沖擊試驗箱產品特色:
1、除霜頻率:每600cycles除霜一次(測試條件:+150℃~-55℃)。
2、負載調整功能:可依據待測品負載量,進行系統自動調整,無需手動設定。
3、高重量負載:設備出廠前,使用鋁質IC(7.5Kg)進行負載模擬,確認設備可符合需求。
4、高低溫沖擊Sensor位置:測試區之出風口與回風口可選擇或兩者皆安裝,符合MIL-STD測試規范,除符合規范要求外,亦較貼近測試品測試時所受到的沖擊效果,降低測試不確定性,分布均勻度。
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