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電子元器件溫度沖擊試驗(yàn)

    一、概念定義

    溫度沖擊試驗(yàn)(Temperature Shock Testing)也叫熱沖擊試驗(yàn)(Thermal Shock Testing),高低溫冷熱沖擊試驗(yàn)。
    溫度沖擊按照GJB 150.5A-2009 3.1的說(shuō)法,是裝備周圍大氣溫度的急劇變化,溫度變化率大于10度/min,即為溫度沖擊。MIL-STD-810F503.4(2001)持相類似的觀點(diǎn)。決定冷熱溫度沖擊試驗(yàn)的主要因素有:試驗(yàn)溫度范圍、暴露時(shí)間、循環(huán)次數(shù)、試驗(yàn)樣品重量及熱負(fù)荷等。 

    二、相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)

    溫度沖擊試驗(yàn)相關(guān)國(guó)內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)如下表所示。

溫度沖擊試驗(yàn)相關(guān)國(guó)內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)

    三、試驗(yàn)原理

    溫度沖擊試驗(yàn)可以考核電子元器件在突然經(jīng)受溫度劇烈變化時(shí)的抵抗能力及適應(yīng)能力。
    溫度的劇烈變化引起熱變形的劇烈變化,從而引起劇烈的應(yīng)力變化。應(yīng)力超過極限應(yīng)力,便會(huì)出現(xiàn)裂紋,甚至斷裂。熱沖擊之后能否正常工作,表明該電子元器件的抗熱沖擊能力。
可能暴露的缺陷有:封裝的密封性、引線鍵合、芯片粘片、芯片(裂紋)和PN結(jié)缺陷。

    四、試驗(yàn)設(shè)備

    1、試驗(yàn)設(shè)備:液體介質(zhì)高低溫沖擊試驗(yàn)箱。液態(tài)高低溫沖擊試驗(yàn)箱采用攪拌對(duì)流液體介質(zhì)代替循環(huán)流動(dòng)空氣介質(zhì)進(jìn)行熱傳遞,可以滿足更嚴(yán)酷的試驗(yàn)要求。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)可分為高溫液槽(預(yù)熱區(qū)),低溫液槽(預(yù)冷區(qū))二部分,通過控制機(jī)械傳動(dòng)部件將測(cè)試樣品交替置入高、低溫液槽的方式來(lái)模擬高溫與低溫之間的瞬間變化環(huán)境。
    2、工作原理:利用高溫液槽(預(yù)熱區(qū))及低溫液槽(預(yù)冷區(qū))預(yù)先升降溫儲(chǔ)存能量,依試驗(yàn)動(dòng)作需要通過控制機(jī)械移動(dòng)式試料盒(試驗(yàn)樣品放置區(qū))快速移動(dòng)到低溫液槽或高溫液槽的方式,達(dá)到快速冷熱沖擊試驗(yàn)。

溫度沖擊試驗(yàn)

    五、注意事項(xiàng)

    1、溫度穩(wěn)定 :有源試驗(yàn)樣品中熱容量的部件每小時(shí)溫度變化不大于2℃時(shí),則認(rèn)為該試驗(yàn)樣品達(dá)到了溫度穩(wěn)定。對(duì)于結(jié)構(gòu)件和無(wú)源器件通常不做考慮溫度穩(wěn)定,以試驗(yàn)箱內(nèi)腔溫度穩(wěn)定為準(zhǔn)。
    2 、溫度保持時(shí)間 :每個(gè)循環(huán)中溫度保持時(shí)間多長(zhǎng)比較合適,這個(gè)沒有一個(gè)明確的定義,需要根據(jù)每個(gè)不同的產(chǎn)品來(lái)制定適合的溫度保持時(shí)間,否則可能會(huì)出現(xiàn)欠試驗(yàn)或者增加試驗(yàn)時(shí)間產(chǎn)生不必要的額外成本。 那么溫度保持時(shí)間定義的依據(jù)是什么呢?其實(shí)很簡(jiǎn)單,那就是多長(zhǎng)時(shí)間后試驗(yàn)樣品的溫度在目標(biāo)溫度條件下穩(wěn)定下來(lái),即試驗(yàn)樣品每小時(shí)溫度變化不大于2度。一般低溫的保持時(shí)間可能需要更久一些,建議以低溫的溫度穩(wěn)定時(shí)間為準(zhǔn)。 
    3、溫度沖擊循環(huán):溫度沖擊循環(huán)次數(shù)的定義是經(jīng)歷過從高溫到低溫各一次的溫度沖擊,再加上在高溫和低溫各經(jīng)歷過相應(yīng)保持時(shí)間。
    4、溫度沖擊與溫度循環(huán)的區(qū)別:溫度沖擊的關(guān)鍵在于沖擊,這是與溫度循環(huán)的區(qū)別,而不在于溫度變化率。溫度循環(huán)是從某個(gè)溫度逐漸變化到某個(gè)溫度,中間的每個(gè)溫度點(diǎn)都會(huì)經(jīng)歷。但是溫度沖擊則不同,它會(huì)突然跳過中間的某些溫度點(diǎn)進(jìn)行溫度變化,這就要求溫度沖擊一定要在不同的溫區(qū)進(jìn)行變化,從這一點(diǎn)來(lái)上講兩箱式溫度沖擊箱更符合溫度沖擊試驗(yàn)的要求。 
    5、溫度轉(zhuǎn)換時(shí)間:高低溫之間的溫度轉(zhuǎn)換時(shí)間不得長(zhǎng)于溫度保持時(shí)間的10%,溫度轉(zhuǎn)換時(shí)間越短越好。如果使用兩臺(tái)溫度試驗(yàn)箱進(jìn)行溫度沖擊試驗(yàn),完成移動(dòng)樣品的時(shí)間必須低于30s。

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