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快速温变试验与冷热冲击试验的比较

时间:2018-06-22 点击次数:685

                                          快速温变试验与冷热冲击试验的比较
近几年我们跟很多客户交流,谈到冷热冲击试验和快速温变试验两者之间的区别时,由于每个用户测试产品不同,测试的阶段和目的也不相同,以至于对这两种测试方法存在很多不同的见解。我们收集了一些大家比较认同的见解做为参考,下面是对比表,相信大家以后对这两种试验方法和试验设备会更了解。 
项目
冷热冲击试验
快速温变(环境应力筛选ESS)
备注
试验目的
主要考核试件在温度瞬间急剧变化一定次数后,检测试样因热胀冷缩(CTE见注释#1)所引起的化学变化或物理破坏
利用外加的环境应力,使潜存于电子产品研发、设计、生产制程中,因不良元器件、制造工艺和其它原因等所造成的早期故障提早发生而暴露出来,给予修正和更换
试验目的不一样
测试阶段
主要在研发设计阶段,试制阶段
主要在量产阶段
阶段不一样
测试对象
主要用于测试材料结构或复合材料,现在用的多的还是电子产品的元器件或者组件级(如PCBA,IC)
主要适用于电子产品的元器件级,组件级和设备级
冷热冲击很少用于做设备级
温度变化速率要求
无温变速率指标,但要求温度恢复时间,参考点一般在出风口,国内外标准都要求5min以内,越快越好;也有标准要求在产品表面量测,温度恢复时间在15min以内
为了增强筛选效果,常见快速温变箱建议选择温变速率为10~25℃/min,且温变速率可控;
样品失效模式
由于材料蠕变(见注释#2)及疲劳损伤引起的失效,也称脆性失效
由于材料疲劳(见注释#3)引起的失效
失效模式不一样
常见故障现象
如零部件的变形或破裂,绝缘保护层失效,运动部件的卡紧或松弛电气和电子元器件的变化,快速冷凝水或结霜引起电子或机械故障
如涂层、材料或线头上各种微裂纹扩大;使粘结不好的接头松驰;使螺钉连接或铆接不当的接头松驰;材料热膨胀系数不同产生的变形和应力引起的故障 使固封材料绝缘下降;使机械张力不足的压配接头松驰;使质差的钎焊接触电阻加大或造成开路;使运动件及密封件故障
从故障现象看上看二者有一些相同之处
参考标准
JESD22-A106B
GJB-150-A
MIL-STD-810G
MIL-STD-202G 
JEDEC JESD22-A104-b 
IEC68-2-1 
MIL-STD-2164-85
IEC60749-25
 
设备选择
a.对元器件(电容、电感、IC),板卡的中小尺寸产品,选择提篮式冷热冲击,测试效果更严苛
b.对超大尺寸产品,如液晶电视或者重型产品,建议选择三箱式会更适合
c.如果遇到重型产品,而且尺寸也比较大,同时要求过冲小,可选择水平式提篮冷热冲击箱做参考
d.除霜周期要求
a.设备尺寸大小,常见尺寸 SE-400 L, SE-600 L, SE-1000 L或定制
b.实际测试温度范围(如: -40℃~85℃),同时也要求设备全程温度范围(如:-70℃~180℃)
c.温变速率要求;是线性温变速率还是平均温变速率;如有带载温变速率要求,要明确带载情况,包括静态负载(通常拿铝锭做参考)和热负载(产品带电发热) 
d.验收标准(如: IEC-60068-3-5 和GB/T 5170)
 
 
问题探讨1:有些用户认为冷热冲击试验箱与快速温变箱在某些特定条件下可以共用,比如:温度冲击测试条件是-40℃~85℃,温度恢复时间5min以内,高低温驻留时间30min。如果快速温变箱的温变速率能达到25℃/min以上,他们认为也满足温度恢复时间5min以内的要求,就可以代替冷热冲击箱。但据我们实际测试的情况看,还是有很大差异的,尤其是冷热冲击箱的瞬间降温和升温速率,是远远高于25℃/min的,一般都达到35℃/min以上,终造成的失效模式是完全不一样的,所以不建议用快速温变箱代替。

问题探讨2:HASS高加速应力筛选(热应力)也是ESS的一种测试方法, 只是温变速率要求达到40℃/min以上,是以HALT高低温极限试验完后,经裁剪而得出的HASS试验条件,测试理念是在基于早期的ESS方法,只是施加更强的应力,来帮助用户更快捷,更有效的筛选产品早期故障。

题外话:关于HALT/HASS,其工作原理及操作都很简单,关键还是如何更好应用设备,如产品测试过程如何监控试样;发现故障后如何解决;夹具的设计和使用;还有市场反馈问题与HALT发现的问题存在的不一致性如何解决等等。

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