高低溫濕熱試驗箱和高低溫沖擊試驗箱如何選擇

高低溫沖擊試驗箱與高低溫濕熱試驗箱作為環(huán)境可靠性測試的核心設(shè)備，在電子元器件、汽車電子等領(lǐng)域發(fā)揮著不可替代的作用。筆者結(jié)合多年設(shè)備研發(fā)經(jīng)驗，對兩者的技術(shù)特性與應(yīng)用場景進(jìn)行對比分析。

從工作原理來看，兩類設(shè)備均通過溫度交變試驗加速產(chǎn)品失效，但在實(shí)現(xiàn)方式上存在本質(zhì)差異：

1.溫度變化速率:

高低溫沖擊試驗箱要求在 5min 內(nèi)完成溫度沖擊，通常采用兩箱法或三箱法結(jié)構(gòu)。以我司高低溫沖擊試驗箱SET-C3 為例，其通過獨(dú)立高溫區(qū)（＋150℃）與低溫區(qū)（-65℃）的快速切換，配合氣動升降機(jī)構(gòu)，可在 5min 內(nèi)完成 -65℃ 至 +150℃ 的溫度轉(zhuǎn)換。而高低溫濕熱試驗箱的溫變速率通常控制在 1-10℃/min，采用單箱體結(jié)構(gòu)，通過壓縮機(jī)制冷與電熱絲加熱實(shí)現(xiàn)溫濕度精準(zhǔn)控制。

2.失效機(jī)理差異:

在 BGA（球柵陣列）封裝器件測試中，高低溫沖擊主要誘發(fā)焊點(diǎn)拉伸疲勞失效，這與高低溫沖擊試驗箱產(chǎn)生的急劇熱應(yīng)力直接相關(guān)。我們曾對某車載 ECU（電子控制器）模塊進(jìn)行測試，發(fā)現(xiàn)經(jīng)1000次冷熱沖擊（-40℃～125℃，駐留 15min）后，QFN（方形扁平無引腳）封裝出現(xiàn)引腳斷裂的比例高達(dá) 23%。而高低溫濕熱試驗箱進(jìn)行的溫度循環(huán)試驗（-40℃～85℃,1℃/min）更易引發(fā)材料 CTE（ 熱膨脹系數(shù)）失配導(dǎo)致的剪切蠕變，某航天級連接器經(jīng) 500 次循環(huán)后出現(xiàn)密封失效即屬此類情況。

3.設(shè)備結(jié)構(gòu)設(shè)計:

以SETH賽思SET-C3例，采用水冷散熱式制冷系統(tǒng)，搭配150L不銹鋼內(nèi)膽提升抗熱應(yīng)力性能，溫度沖擊恢復(fù)時間 ≤ 5分鐘。高低溫濕熱試驗箱則更注重溫場均勻性，通過 CFD 流體仿真優(yōu)化風(fēng)道設(shè)計，可將試驗箱的溫度偏差控制在 ±2℃ 以內(nèi)。

應(yīng)用選擇:

在應(yīng)用選擇方面建議遵循以下原則：

高低溫沖擊試驗通常應(yīng)用于元器件篩選；

高低溫濕熱試驗箱通常應(yīng)用于“環(huán)境適應(yīng)性測試”。

當(dāng)前國產(chǎn)環(huán)境試驗箱已突破多項關(guān)鍵技術(shù)：多變量 PID 控制算法可實(shí)現(xiàn)非線性溫變曲線的精準(zhǔn)跟蹤；SETH賽思自主研發(fā)的實(shí)驗室管理系統(tǒng)支持專為快速開發(fā)物聯(lián)網(wǎng)項目和管理物聯(lián)設(shè)備而設(shè)計的,它提供了強(qiáng)大的連接、數(shù)據(jù)采集和控制能力，具有豐富的功能和靈活的架構(gòu)，能幫助您快速提升實(shí)驗室設(shè)備使用效率與管理水平。

隨著新能源汽車與 5G 通信的快速發(fā)展，環(huán)境試驗箱正朝著多應(yīng)力耦合（溫度-振動-濕度復(fù)合試驗等）、智能化診斷（失效模式自動識別）方向發(fā)展。

高低溫沖擊試驗箱技術(shù)規(guī)格：