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更新时间:2026-01-07
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冷热冲击试验箱作为评价产品耐温度骤变能力、鉴定材料热匹配性及筛选潜在缺陷的关键设备,在电子元器件、汽车电子、航天航空及材料领域扮演着重要角色。其试验结果的准确性与有效性,不仅依赖于设备能否实现快速的温度转换,更取决于整个“温度冲击"环境的复现精度、样品的真实响应以及试验过程的受控程度。因此,要系统性地提升试验结果的可信度,需要从设备性能、样品逻辑、程序科学、监控完整及管理闭环等多个维度进行综合构建。
冷热冲击试验的核心物理过程是样品暴露于两个温度区之间的快速切换。评价设备性能,温度转换速率和温场均匀性是两大基石。转换速率不能仅凭设备标称值,而应通过实测验证:将传感器置于样品区域或载篮上,记录从高温区稳定值到低温区稳定值(或反向)的实际时间与温度曲线,确认其是否符合试验标准要求。
更为关键的是对高温区和低温区各自工作空间内温场均匀性的独立验证。需在空载和典型负载下,使用多点温度记录仪测量各区温度分布的均匀性与稳定性。一个均匀性不佳的温区,会导致不同位置的样品经受的实际热应力不同,从而使试验结果失去可比性。这项验证是确定设备有效工作空间、科学摆放样品的根本依据。
样品是温度冲击的承受主体,其热特性直接影响试验的严酷度。样品(连同夹具、载篮)的总热容量、几何尺寸及在气流中的排列方式,构成了系统的“热负载"。过大的热负载会显著降低设备的实际转换速率,延长样品达到温度平衡的时间,使冲击变得“温和",从而可能漏筛缺陷。
因此,在试验规划时,应评估样品体积与试验区容积的比例,并确保样品摆放有利于气流顺畅通过,避免相互遮挡形成热屏蔽。对于发热样品,需明确其在冲击过程中的状态(通电或断电)。载篮或夹具本身应选用热容小、热导率低的材料,以减少其蓄热对样品温度变化的缓冲作用。
试验程序定义了冲击的节奏与细节。驻留时间(样品在高温区或低温区保持的时间)的设定至关重要。时间过短,样品内部未能达到温度平衡,冲击只作用于表面;时间过长,则可能引入不必要的恒温老化效应。驻留时间应基于样品的热惯性部分达到温度平衡所需的时间来确定,而非随意设定。
温度转换过程的定义同样需要明确。是依赖于设备机械移动(两箱法、三箱法)的快速切换,还是通过气体介质快速置换?转换过程中,样品暴露于中间环境(如室温)的时间是否被记录与控制?这些程序细节都应在试验方案中予以明确规定,因为它们直接影响着温度冲击的真实剖面。
可靠的试验结果源于对全过程的忠实记录。除了记录设备控制器显示的高低温区设定值、实际值及转换次数外,强烈建议增加独立的样品响应监测。将经校准的微型温度传感器安装在代表性样品的关键位置(如芯片表面、PCB板中心、封装体内部),记录其在整个试验过程中的实际温度变化曲线。
这份独立的“样品视角"数据具有不可替代的价值:它可以验证样品是否经历了预设的温变幅度与速率,揭示因热惯性导致的内部温度滞后,并能在试验失效时,提供分析失效机理(是温度还是温度变化率导致)的直接证据。所有设备日志与独立监测数据应同步保存,构成完整的试验证据链。
试验结束后,对数据的深度分析是提炼价值的关键。应结合样品响应曲线,审视每一次冲击的重复性。对于试验后出现的失效,需关联其发生在第几次冲击、哪个温度阶段,并与样品的实际温变曲线进行对照分析。