快速溫變試驗與冷熱沖擊試驗的比較

                                          快速溫變試驗與冷熱沖擊試驗的比較
近幾年我們跟很多客戶交流，談到冷熱沖擊試驗和快速溫變試驗兩者之間的區(qū)別時，由于每個用戶測試產(chǎn)品不同，測試的階段和目的也不相同，以至于對這兩種測試方法存在很多不同的見解。我們收集了一些大家比較認(rèn)同的見解做為參考，下面是對比表，相信大家以后對這兩種試驗方法和試驗設(shè)備會更了解。 
項目
冷熱沖擊試驗
快速溫變（環(huán)境應(yīng)力篩選ESS）
備注
試驗?zāi)康?br />主要考核試件在溫度瞬間急劇變化一定次數(shù)后,檢測試樣因熱脹冷縮(CTE見注釋#1)所引起的化學(xué)變化或物理破壞
利用外加的環(huán)境應(yīng)力，使?jié)摯嬗陔娮赢a(chǎn)品研發(fā)、設(shè)計、生產(chǎn)制程中，因不良元器件、制造工藝和其它原因等所造成的早期故障提早發(fā)生而暴露出來，給予修正和更換
試驗?zāi)康牟灰粯?br />測試階段
主要在研發(fā)設(shè)計階段,試制階段
主要在量產(chǎn)階段
階段不一樣
測試對象
主要用于測試材料結(jié)構(gòu)或復(fù)合材料，現(xiàn)在用的多的還是電子產(chǎn)品的元器件或者組件級（如PCBA,IC）
主要適用于電子產(chǎn)品的元器件級，組件級和設(shè)備級
冷熱沖擊很少用于做設(shè)備級
溫度變化速率要求
無溫變速率指標(biāo),但要求溫度恢復(fù)時間，參考點一般在出風(fēng)口，國內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)都要求5min以內(nèi)，越快越好；也有標(biāo)準(zhǔn)要求在產(chǎn)品表面量測，溫度恢復(fù)時間在15min以內(nèi)
為了增強篩選效果，常見快速溫變箱建議選擇溫變速率為10~25℃/min，且溫變速率可控；
樣品失效模式
由于材料蠕變（見注釋#2）及疲勞損傷引起的失效，也稱脆性失效
由于材料疲勞（見注釋#3）引起的失效
失效模式不一樣
常見故障現(xiàn)象
如零部件的變形或破裂，絕緣保護層失效，運動部件的卡緊或松弛電氣和電子元器件的變化，快速冷凝水或結(jié)霜引起電子或機械故障
如涂層、材料或線頭上各種微裂紋擴大；使粘結(jié)不好的接頭松馳；使螺釘連接或鉚接不當(dāng)?shù)慕宇^松馳；材料熱膨脹系數(shù)不同產(chǎn)生的變形和應(yīng)力引起的故障 使固封材料絕緣下降；使機械張力不足的壓配接頭松馳；使質(zhì)差的釬焊接觸電阻加大或造成開路；使運動件及密封件故障
從故障現(xiàn)象看上看二者有一些相同之處
參考標(biāo)準(zhǔn)
JESD22-A106B
GJB-150-A
MIL-STD-810G
MIL-STD-202G 
JEDEC JESD22-A104-b 
IEC68-2-1 
MIL-STD-2164-85
IEC60749-25
 
設(shè)備選擇
a.對元器件（電容、電感、IC），板卡的中小尺寸產(chǎn)品，選擇提籃式冷熱沖擊，測試效果更嚴(yán)苛
b.對超大尺寸產(chǎn)品，如液晶電視或者重型產(chǎn)品，建議選擇三箱式會更適合
c.如果遇到重型產(chǎn)品，而且尺寸也比較大，同時要求過沖小，可選擇水平式提籃冷熱沖擊箱做參考
d．除霜周期要求
a.設(shè)備尺寸大小，常見尺寸 SE-400 L, SE-600 L, SE-1000 L或定制
b．實際測試溫度范圍（如: -40℃~85℃），同時也要求設(shè)備全程溫度范圍（如：-70℃~180℃）
c.溫變速率要求；是線性溫變速率還是平均溫變速率；如有帶載溫變速率要求，要明確帶載情況，包括靜態(tài)負(fù)載（通常拿鋁錠做參考）和熱負(fù)載（產(chǎn)品帶電發(fā)熱） 
d.驗收標(biāo)準(zhǔn)（如: IEC-60068-3-5 和GB/T 5170）
 
 
問題探討1：有些用戶認(rèn)為冷熱沖擊試驗箱與快速溫變箱在某些特定條件下可以共用，比如：溫度沖擊測試條件是-40℃~85℃，溫度恢復(fù)時間5min以內(nèi)，高低溫駐留時間30min。如果快速溫變箱的溫變速率能達到25℃/min以上，他們認(rèn)為也滿足溫度恢復(fù)時間5min以內(nèi)的要求，就可以代替冷熱沖擊箱。但據(jù)我們實際測試的情況看，還是有很大差異的，尤其是冷熱沖擊箱的瞬間降溫和升溫速率，是遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于25℃/min的，一般都達到35℃/min以上，終造成的失效模式是*不一樣的，所以不建議用快速溫變箱代替。

問題探討2：HASS高加速應(yīng)力篩選（熱應(yīng)力）也是ESS的一種測試方法， 只是溫變速率要求達到40℃/min以上，是以HALT高低溫極限試驗完后，經(jīng)裁剪而得出的HASS試驗條件，測試?yán)砟钍窃诨谠缙诘腅SS方法，只是施加更強的應(yīng)力，來幫助用戶更快捷，更有效的篩選產(chǎn)品早期故障。

題外話：關(guān)于HALT/HASS，其工作原理及操作都很簡單，關(guān)鍵還是如何更好應(yīng)用設(shè)備，如產(chǎn)品測試過程如何監(jiān)控試樣；發(fā)現(xiàn)故障后如何解決；夾具的設(shè)計和使用；還有市場反饋問題與HALT發(fā)現(xiàn)的問題存在的不一致性如何解決等等。