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別時，由于每個用戶測試產品不同，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備會更了解。 
項目
冷熱沖擊試驗
快速溫變（環境應力篩選ESS）
備注
試驗目的
主要考核試件在溫度瞬間急劇變化一定次數后,檢測試樣因熱脹冷縮(CTE見注釋#1)所引起的化學變化或物理破壞
利用外加的環境應力，使潛存于電子產品研發、設計、生產制程中，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生而暴露出來，給予修正和更換
試驗目的不一樣
測試階段
主要在研發設計階段,試制階段
主要在量產階段
階段不一樣
測試對象
主要用于測試材料結構或復合材料，現在用的多的還是電子產品的元器件或者組件級（如PCBA,IC）
主要適用于電子產品的元器件級，組件級和設備級
冷熱沖擊很少用于做設備級
溫度變化速率要求
無溫變速率指標,但要求溫度恢復時間，參考點一般在出風口，國內外標準都要求5min以內，越快越好；也有標準要求在產品表面量測，溫度恢復時間在15min以內
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；使粘結不好的接頭松馳；使螺釘連接或鉚接不當的接頭松馳；材料熱膨脹系數不同產生的變形和應力引起的故障 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
從故障現象看上看二者有一些相同之處
參考標準
JESD22-A106B
GJB-150-A
MIL-STD-810G
MIL-STD-202G 
JEDEC JESD22-A104-b 
IEC68-2-1 
MIL-STD-2164-85
IEC60749-25
 
設備選擇
a.對元器件（電容、電感、IC），板卡的中小尺寸產品，選擇提籃式冷熱沖擊，測試效果更嚴苛
b.對超大尺寸產品，如液晶電視或者重型產品，建議選擇三箱式會更適合
c.如果遇到重型產品，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，包括靜態負載（通常拿鋁錠做參考）和熱負載（產品帶電發熱） 
d.驗收標準（如: IEC-60068-3-5 和GB/T 5170）
 
 
問題探討1：有些用戶認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℃，溫度恢復時間5min以內，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，他們認為也滿足溫度恢復時間5min以內的要求，就可以代替冷熱沖擊箱。但據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，是遠遠高于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高加速應力篩選（熱應力）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，經裁剪而得出的HASS試驗條件，測試理念是在基于早期的ESS方法，只是施加更強的應力，來幫助用戶更快捷，更有效的篩選產品早期故障。

題外話：關于HALT/HASS，其工作原理及操作都很簡單，關鍵還是如何更好應用設備，如產品測試過程如何監控試樣；發現故障后如何解決；夾具的設計和使用；還有市場反饋問題與HALT發現的問題存在的不一致性如何解決等等。