溫度循環與溫度沖擊的不同點

溫度沖擊試驗箱技術規格：

不同點：

1. 定義

溫度循環 ：高溫和低溫之間緩慢變化，具體可參考之前的文章。

溫度沖擊 ：通過快速切換極限溫度，測試產品在劇烈溫度變化下的抗性，模擬航空航天或電子設備中的突發溫差場景。

2. 高低溫保持時間（Soak Time）

一般達到產品熱平衡溫度即可，所以不同產品保持時間都不一樣，需根據實際（測試/摸底）情況來定義。有觀點認為溫度循環產品各個部分都需要達到熱平衡，而溫度沖擊核心區域達到熱平衡即可（俺表示不認同）。

溫度循環 ：目的：確保樣品內部達到熱平衡，以暴露累積疲勞損傷。

影響因素：樣品質量、是否通電等。

溫度沖擊 ：目的：快速施加極限熱應力，關注瞬時失效機制。

若產品均需達到熱平衡，則溫度沖擊高低溫保留時間應較溫度循環高低溫保留時間更短，為啥？因為溫度循環溫變速率慢，產品內部溫升較溫度沖擊高。

3. 溫變速率

溫度循環 ：較慢（≤20℃/分鐘），模擬實際環境中的漸變溫差。

溫度沖擊 ：很快（>30℃/分鐘），模擬極限環境中的驟變溫差，實際均用兩箱或三箱式溫箱，溫度切換快。

4. 應力場景

溫度循環 ：模擬電子產品開關機、晝夜溫差等緩慢溫度變化。

強調長期熱膨脹和收縮效應。

溫度沖擊 ：SETH/賽思檢測設備模擬從恒溫環境突然進入極限溫度（如室外極寒氣候）、設備啟動時的瞬間溫差變化、高空飛行等極限場景（回流焊、干燥、維修等制造、修理工藝中劇烈的溫度變化）。

強調瞬間熱應力集中。

5. 測試目的

溫度循環 ：評估材料在長期使用中因熱膨脹系數（CTE-Coefficients of Thermal Expansion）不匹配導致的失效。

關注材料的耐久性和可靠性，測試時間為數百次循環。

溫度沖擊 ：確定部件對極限溫度突變的抗性，暴露材料或工藝缺陷。

關注產品的即時性能和結構完整性，測試時間較短。

6. 測試原理

溫度循環 ：核心：漸變應力的累積效應。

方法：通過緩慢溫度變化（1～5℃/min）模擬長期熱脹冷縮過程，評估材料間的熱匹配性和疲勞壽命。

溫度沖擊 ：核心：驟變應力的瞬時破壞。

方法：通過快速溫度變化（≥30℃/min）引發材料內部瞬間應力集中，暴露封裝結構的脆性斷裂或界面分離缺陷。

7.  失效模式

溫度循環 ：主要失效模式：蠕變疲勞（Creep Fatigue）、應力松弛（Stress Relaxation） 。

典型現象：焊點開裂、引腳損壞、密封失效、PCB分層、BGA互連缺陷。

材料問題：陶瓷與金屬界面因反復膨脹收縮產生裂紋，焊點蠕變導致電氣連接失效，環氧樹脂與陶瓷基板因CTE不匹配引發分層。

溫度沖擊 ：主要失效模式：拉伸過應力（Tensile Overstress）和 拉伸疲勞（Tensile Fatigue） 。

典型現象：金絲鍵合點脫落、倒裝芯片凸點失效、芯片開裂、封裝開裂。

材料問題：脆性材料直接斷裂（陶瓷外殼在驟冷驟熱下因內部應力集中直接斷裂）、界面剝離（金絲鍵合點或倒裝芯片凸點因瞬時熱應力脫離基板）、氣密性封裝泄漏（氣密性封裝（如金屬-陶瓷密封）在劇烈溫差下泄漏率超標）。

8. 測試設備

溫度循環 ：單槽式恒溫箱，溫度在高低溫之間逐漸變化。

溫度沖擊 ：多槽式（熱/冷室）或快速過渡裝置（如氣-氣或液-液切換）。

9. 費用與測試時間

溫度循環 ：費用較低，但整體測試時間較長（數百次至數千次循環），更多應用于溫度循環加速壽命類測試。

溫度沖擊 ：費用較高，但測試時間較短（一般到幾百次的水平）。

10. 應用邏輯

溫度循環 ：關注長期疲勞累積，適用于壽命預測與材料優化。

典型失效：焊點疲勞、材料老化。

溫度沖擊 ：關注工藝缺陷篩查與極限環境驗證。

典型失效：脆性斷裂、界面剝離。

11. 測試標準

溫度循環 ：MIL-STD-883, Method 1010，JESD22-A104，JESD22-A105，IEC 60068-2-14

溫度沖擊 :MIL-STD-750，MIL-STD-202, Method 107，MIL-STD-810, Method 503，IEC 60068-2-14