近几年我们经常讨论冷热冲击试验和快速温变试验两者之间的区别,由于每个用户测试产品不同,测试的阶段和目的也不相同,以至于对这两种测试方法存在很多不同的见解。我们收集了一些大家比较认同的见解做为参考,下面是对比表,相信大家以后对这两种试验方法和试验设备会更了解。
项目
冷热冲击试验
快速温变(环境应力筛选 ESS)
备注
主要考核试件在温度瞬间急剧变化
利用外加的环境应力,使潜存于电子产品
试验目的不一
试验目的
一定次数后 , 检测试样因热胀冷缩
研发、设计、生产制程中,因差的元器件、
样
(CTE 见注释#1)所引起的化学变化
制造工艺和其它原因等所造成的早期故障
或物理破坏
提早发生而暴露出来,给予修正和更换
测试阶段
主要在研发设计阶段,试制阶段
主要在量产阶段
阶段不一样
主要用于测试材料结构或复合材料,
主要适用于电子产品的元器件级,组件级
冷热冲击很少
测试对象
现在用的较多的还是电子产品的元
和设备级
用于做设备级
器件或者组件级(如 PCBA,IC)
无温变速率指标,但要求温度恢复时
为了增强筛选效果,常见快速温变箱建议
温变速率要求
温度变化速率
间,参考点一般在出风口,国内外标
选择温变速率为 10~25℃/min,且温变速
不一样
准都要求 5min 以内,越快越好;也
率可控;
要求
有标准要求在产品表面量测,温度恢
复时间在 15min 以内
样品失效模式
由于材料蠕变(见注释#2)及疲劳损
由于材料疲劳(见注释#3)引起的失效
失效模式不一
伤引起的失效,也称脆性失效
如涂层、材料或线头上各种微裂纹扩大;
从故障现象看
如零部件的变形或破裂,绝缘保护层
使粘结不好的接头松驰;使螺钉连接或铆
上看二者有很
失效,运动部件的卡紧或松弛电气和
接不当的接头松驰;材料热膨胀系数不同
多相同之处
常见故障现象
电子元器件的变化,快速冷凝水或结
产生的变形和应力引起的故障,使固封材料
霜引起电子或机械故障
绝缘下降;使机械张力不足的压配接头松
驰;使质差的钎焊接触电阻加大或造成开
路;使运动件及密封件故障
参考标准
JESD22-A106B
JEDEC JESD22-A104-b
GJB-150-A
IEC68-2-1
MIL-STD-810G
MIL-STD-2164-85
MIL-STD-202G
IEC60749-25
设备选择
a.对元器件(电容、电感、IC),板卡
a.设备尺寸大小,常见尺寸 400L, 800L,
的中小尺寸产品,优选提篮式冷
1000L 或定制
热冲击,测试效果更严苛
b.实际测试温度范围(如: -40℃~85℃),
b.对超大尺寸产品,如液晶电视或者
同时也要求设备全程温度范围(如:-70℃
重型产品,建议选择三箱式会更适合
~190℃)
c.如果遇到重型产品,而且尺寸也比
c.温变速率要求;是线性温变速率还是平均
较大,同时要求过冲小,可选择水平
温变速率;如有带载温变速率要求,要明
式提篮冷热冲击箱做参考
确带载情况,包括静态负载(通常拿铝锭
d.除霜周期要求
做参考)和热负载(产品带电发热)
d.验收标准(如: IEC-60068-3-5 和 GB/T
5170)
问题探讨 1:某些情况下,我们认为冷热冲击试验箱(特指三箱式冷热冲击箱)与快速温变箱可考虑共用,如:温度冲击范围是-40℃~85℃,温度恢复时 5min 以内,高低温驻留时间 30min。如果快速温变箱的温变速率能达到
25℃/min 以上,可以考虑代替冷热冲击箱,因为三箱式冷热冲击工作原理与常见快速温变箱接近。但对于提篮式冷热冲击箱,严格上来讲,不建议用快速温变箱代替,因为提篮式冷热冲击箱的瞬间温变速率一定大于 25℃/min,
相比较三箱式冷热冲击箱,会更严苛,如果代替,可能造成不一样的失效模式。
问题探讨 2:HASS 高加速应力筛选(热应力)也是 ESS 的一种测试方法,只是温变速率要求达到 40℃/min 以
上,是以 HALT 高低温极限试验完后,经裁剪而得出的 HASS 试验条件,测试理念是在基于早期的 ESS 方法,只是施加更强的应力,来帮助用户更快捷,更有效的筛选产品早期故障。
题外话:关于 HALT/HASS,其工作原理及操作都很简单,关键还是如何更好应用设备,如产品测试过程如何监控试样;发现故障后如何解决;夹具的设计和使用;还有市场反馈问题与 HALT 发现的问题存在的不一致性如何解决等等。
专业名词解释:
#1 CTE: 材料的热膨胀系统
#2 蠕变:在低于屈服强度的长时间恒定应力下,随时间延长而应变增加的现象
#3 剪切疲劳:机器构件反复受剪切力的作用而产生的疲劳性损坏