一、溫度沖擊與溫度循環(huán)：一字之差，應(yīng)力差別很大

溫度循環(huán)試驗(yàn)與冷熱沖擊試驗(yàn)常被放在一起討論，但兩者對(duì)樣品施加的應(yīng)力并不相同。溫度循環(huán)的升降溫速率相對(duì)平緩，樣品溫度跟隨環(huán)境緩慢變化，內(nèi)外溫差有限，產(chǎn)生的熱應(yīng)力較為溫和；冷熱沖擊則讓樣品在高溫區(qū)與低溫區(qū)之間快速切換，表面溫度在數(shù)秒到數(shù)十秒內(nèi)發(fā)生劇變，而樣品內(nèi)部的熱量還來(lái)不及傳遞，內(nèi)外因此形成明顯的溫度梯度。在同樣的高低溫度值下，冷熱沖擊帶來(lái)的熱應(yīng)力往往更大，能在更短的周期內(nèi)把潛在缺陷激發(fā)出來(lái)，這也是它在可靠性驗(yàn)證中被廣泛采用的原因。

二、熱應(yīng)力失效是怎么被激發(fā)出來(lái)的

多數(shù)電子與光學(xué)產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)都是多層疊加：基材、膠層、鍍膜、封裝材料、焊點(diǎn)，各自的熱膨脹系數(shù)并不一致。溫度劇變時(shí)，各層的伸縮量不同步，界面處便產(chǎn)生剪切與拉伸應(yīng)力；反復(fù)沖擊讓?xiě)?yīng)力不斷累積，缺陷隨之出現(xiàn)。常見(jiàn)的表現(xiàn)包括膜層分層起翹、鍍層與涂層開(kāi)裂、膠層脫粘、焊點(diǎn)疲勞開(kāi)裂、封裝體裂紋以及密封結(jié)構(gòu)失效。這些失效在常溫下往往不易察覺(jué)，只有經(jīng)過(guò)一定次數(shù)的沖擊循環(huán)后才逐步顯現(xiàn)，因此冷熱沖擊試驗(yàn)更像是一次集中、快速的應(yīng)力篩選，把"以后可能會(huì)壞"的問(wèn)題提前擺到臺(tái)面上。

三、設(shè)備結(jié)構(gòu)：兩箱式與三箱式，以及兩個(gè)關(guān)鍵指標(biāo)

冷熱沖擊試驗(yàn)箱按結(jié)構(gòu)可分為兩類(lèi)。兩箱式由一個(gè)高溫箱與一個(gè)低溫箱組成，樣品置于吊籃中，由傳動(dòng)機(jī)構(gòu)在兩個(gè)箱體之間往返移動(dòng)，樣品隨之經(jīng)歷溫度突變；這類(lèi)結(jié)構(gòu)切換直接，沖擊過(guò)程干脆。三箱式則把高溫區(qū)、低溫區(qū)與測(cè)試區(qū)分為三個(gè)腔室，樣品始終停留在測(cè)試區(qū)不動(dòng)，通過(guò)風(fēng)門(mén)切換把高溫或低溫氣流導(dǎo)入測(cè)試區(qū)；樣品不移動(dòng)，更適合怕振動(dòng)、體積較大或需要通電接線的樣品。選哪一種，主要看樣品特性與試驗(yàn)要求。

與結(jié)構(gòu)同樣需要關(guān)注的是兩個(gè)時(shí)間指標(biāo)。轉(zhuǎn)換時(shí)間指樣品從高溫區(qū)轉(zhuǎn)移到低溫區(qū)（或反向）所經(jīng)歷的時(shí)間，通常在數(shù)秒到十幾秒的量級(jí)，時(shí)間越短，溫度變化越接近瞬時(shí)，沖擊越劇烈。恢復(fù)時(shí)間指樣品放入后，測(cè)試區(qū)溫度重新回到設(shè)定值并穩(wěn)定下來(lái)的時(shí)間，反映的是設(shè)備帶載后的回溫回冷能力。兩者容易被混淆：前者描述的是"切換有多快"，后者描述的是"帶載后能不能迅速穩(wěn)住"。要判斷試驗(yàn)是否做到位，建議在樣品上布置測(cè)溫點(diǎn)做實(shí)測(cè)校核，而不是只參考設(shè)備顯示值。

四、典型應(yīng)用與選型要點(diǎn)

冷熱沖擊試驗(yàn)的應(yīng)用面較廣，覆蓋電子元器件與電路板（焊點(diǎn)、封裝、鍍層）、半導(dǎo)體與光電產(chǎn)品（芯片、顯示屏模組、多層膜系）、汽車(chē)電子與零部件、新能源電池及儲(chǔ)能部件，以及航空航天、科研院所、質(zhì)檢機(jī)構(gòu)開(kāi)展的可靠性驗(yàn)證與環(huán)境應(yīng)力篩選。

選型時(shí)可以從幾個(gè)維度核對(duì)：

- 試驗(yàn)方式：兩箱式還是三箱式，取決于樣品是否怕振動(dòng)、是否需要通電與實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。

- 溫度范圍與容積：是否覆蓋目標(biāo)工況與樣品尺寸（常見(jiàn)機(jī)型低溫區(qū)可至 -65℃～-70℃、高溫區(qū)可至 +150℃～+200℃，內(nèi)容積從數(shù)十升到數(shù)百升，具體按試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)與樣品配置）。

- 轉(zhuǎn)換時(shí)間與恢復(fù)時(shí)間：關(guān)注帶載后的實(shí)際表現(xiàn)，以樣品實(shí)測(cè)溫度為準(zhǔn)。

- 樣品狀態(tài)：是否需要通電、接信號(hào)線、在沖擊過(guò)程中進(jìn)行電性能監(jiān)測(cè)。

- 運(yùn)行與維護(hù)：長(zhǎng)周期連續(xù)運(yùn)行下的能耗水平與維護(hù)便利性（部分機(jī)型采用自主研發(fā)的節(jié)能控制技術(shù)，可降低運(yùn)行電耗）。

五、小結(jié)

冷熱沖擊試驗(yàn)箱解決的是"如何用溫度劇變把產(chǎn)品的熱應(yīng)力缺陷快速篩出來(lái)"的問(wèn)題。理解它比溫度循環(huán)更苛刻的原因，分清兩箱式與三箱式在結(jié)構(gòu)、樣品適配上的差別，再把轉(zhuǎn)換時(shí)間與恢復(fù)時(shí)間這兩個(gè)指標(biāo)看清楚，選型時(shí)就有了明確的依據(jù)。作為環(huán)境與可靠性測(cè)試設(shè)備的研發(fā)生產(chǎn)方，德瑞檢測(cè)在冷熱沖擊與溫度沖擊方向持續(xù)投入，可為電子電器、半導(dǎo)體光電、汽車(chē)零部件、新能源等行業(yè)提供冷熱沖擊試驗(yàn)箱的配置方案。