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电子元器件温度冲击试验

    一、概念定义

    温度冲击试验(Temperature Shock Testing)也叫热冲击试验(Thermal Shock Testing),高低温冷热冲击试验。
    温度冲击按照GJB 150.5A-2009 3.1的说法,是装备周围大气温度的急剧变化,温度变化率大于10度/min,即为温度冲击。MIL-STD-810F503.4(2001)持相类似的观点。决定冷热温度冲击试验的主要因素有:试验温度范围、暴露时间、循环次数、试验样品重量及热负荷等。 

    二、相关标准

    温度冲击试验相关国内外标准如下表所示。

温度冲击试验相关国内外标准

    三、试验原理

    温度冲击试验可以考核电子元器件在突然经受温度剧烈变化时的抵抗能力及适应能力。
    温度的剧烈变化引起热变形的剧烈变化,从而引起剧烈的应力变化。应力超过极限应力,便会出现裂纹,甚至断裂。热冲击之后能否正常工作,表明该电子元器件的抗热冲击能力。
可能暴露的缺陷有:封装的密封性、引线键合、芯片粘片、芯片(裂纹)和PN结缺陷。

    四、试验设备

    1、试验设备:液体介质高低温冲击试验箱。液态高低温冲击试验箱采用搅拌对流液体介质代替循环流动空气介质进行热传递,可以满足更严酷的试验要求。系统结构可分为高温液槽(预热区),低温液槽(预冷区)二部分,通过控制机械传动部件将测试样品交替置入高、低温液槽的方式来模拟高温与低温之间的瞬间变化环境。
    2、工作原理:利用高温液槽(预热区)及低温液槽(预冷区)预先升降温储存能量,依试验动作需要通过控制机械移动式试料盒(试验样品放置区)快速移动到低温液槽或高温液槽的方式,达到快速冷热冲击试验。

温度冲击试验

    五、注意事项

    1、温度稳定 :有源试验样品中热容量最大的部件每小时温度变化不大于2℃时,则认为该试验样品达到了温度稳定。对于结构件和无源器件通常不做考虑温度稳定,以试验箱内腔温度稳定为准。
    2 、温度保持时间 :每个循环中温度保持时间多长比较合适,这个没有一个明确的定义,需要根据每个不同的产品来制定适合的温度保持时间,否则可能会出现欠试验或者增加试验时间产生不必要的额外成本。 那么温度保持时间定义的依据是什么呢?其实很简单,那就是多长时间后试验样品的温度在目标温度条件下稳定下来,即试验样品每小时温度变化不大于2度。一般低温的保持时间可能需要更久一些,建议以低温的温度稳定时间为准。 
    3、温度冲击循环:温度冲击循环次数的定义是经历过从高温到低温各一次的温度冲击,再加上在高温和低温各经历过相应保持时间。
    4、温度冲击与温度循环的区别:温度冲击的关键在于冲击,这是与温度循环最大的区别,而不在于温度变化率。温度循环是从某个温度逐渐变化到某个温度,中间的每个温度点都会经历。但是温度冲击则不同,它会突然跳过中间的某些温度点进行温度变化,这就要求温度冲击一定要在不同的温区进行变化,从这一点来上讲两箱式温度冲击箱更符合温度冲击试验的要求。 
    5、温度转换时间:高低温之间的温度转换时间不得长于温度保持时间的10%,温度转换时间越短越好。如果使用两台温度试验箱进行温度冲击试验,完成移动样品的时间必须低于30s。

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