温度循环测试

环境可靠性-温湿度循环试验概述

温度循环测试（Temperature Cycling Test）是一种用于评估材料、电子组件或整个设备在经历温度变化时的可靠性和耐久性的测试。这种测试可以模拟产品在实际使用过程中可能遇到的热循环环境，以检测其在温度变化下的性能表现和结构完整性。温湿度试验主要用于仪器仪表材料、电工、电子产品、家用电器、汽摩配件、化工涂料、航空 航天产品及其他相关产品零部件在高低温湿热的环境下贮存、运输、使用时对温暖潮湿的环境的适应能力。 

温湿度循环试验标准

● GB/T 2423.3
● IEC 60068-2-78
● GB/T 2423.4
● IEC 60068-2-30
● EIA 364
● MIL-STD-810F

温度箱参数：

1、温度范围：-70℃～150℃
2、湿度范围：20～98%R.H（温度在25℃～80℃时）
3、温度均匀度：±2℃   （空载时）
4、温度波动度：±0.5℃ （空载时）
5、湿度偏差：+2、-3%R?H
6、降温速率：0.7～1.0℃/min
7、升温速度：1.0～3.0℃/min

温湿度箱试验适用范围

温湿度箱适用于可能在温暖潮湿的环境中使用的产品，湿度试验、恒定湿热、交变湿热中的一种。热带地区全年、中纬度地区一年有长短不等的季节就是这种温暖潮湿的环境。试验的目的是检验产品对温暖潮湿的环境的适应能力。对塑性材料、PCB 、PCBA多孔性材料或成品等而言, 各种不同材料对温度与湿气有不同形态之物理反应，温度所产生效应多为塑性变形或产品过温或低温启动不良等等, 多孔性材料在湿度环境下会应毛细孔效应而出现表面湿气吸附, 渗 入、凝结等情形，在低湿环境中会因静电荷累积效应诱发产品出现失效。常见湿度效应：物理强度的丧失、化学性能的改变、绝缘材料性能的退化、电性短路、金属 材料氧化腐蚀、塑性的丧失、加速化学反应、电子组件的退化等现象。

温湿度循环测试关键因素

1、温度范围：测试中使用的高温和低温极限，这些极限应根据产品预期使用的环境条件来确定。

2、温度变化速率：产品从高温转换到低温或从低温转换到高温的速度，通常以摄氏度每分钟（°C/min）来衡量。

3、保持时间：产品在每个极端温度下保持的时间，这个时间长度可以影响材料的热膨胀和收缩，以及可能发生的热应力。

4、循环次数：整个测试过程中温度变化的循环次数，这通常取决于产品的应用和预期的使用寿命。

5、恢复时间：在每次温度循环之后，产品恢复到室温的时间，这有助于评估产品在温度变化后的性能恢复能力。

6、温度冲击与温度循环的区别：温度冲击测试（Temperature Shock Test）通常涉及更快速的温度变化，而温度循环测试则更侧重于温度变化的周期性和重复性。

7、测试条件：包括湿度、气压等其他环境因素，这些因素可能会与温度变化相结合，以模拟更加真实的使用环境。

8、样品准备：在测试前对样品进行适当的准备，包括清洁、老化处理或特定的预处理步骤。

9、数据记录和分析：记录测试过程中的温度变化、样品的响应和任何性能变化，以便于分析和评估。

10、安全措施：确保测试过程中的安全性，包括对测试设备的操作安全和对测试样品的监控。

温度循环测试的意义

1、识别薄弱环节：通过温度循环测试，可以发现产品在哪些部分或材料上最容易受到温度变化的影响。这些信息可以用来确定需要改进或加强的设计区域。

2、材料选择：测试结果可能揭示某些材料在温度循环下的性能不足。设计师可以根据这些结果选择更适合的替代材料，这些材料应具有更好的热稳定性和耐久性。

3、改进接合和连接：温度循环可能导致接合处或连接点的应力集中。通过分析测试结果，可以优化这些区域的设计，例如通过改进焊接、粘合或机械连接的方法。

4、热膨胀和收缩管理：温度变化会导致材料膨胀和收缩。测试结果可以帮助设计师评估和调整产品的几何尺寸，以减少热应力并防止裂纹或变形。

5、电子组件布局：对于包含电子组件的产品，温度循环测试可以揭示哪些组件对温度变化最敏感。设计师可以重新布局这些组件，以减少热循环对其性能的影响。

6、增强散热设计：测试结果可能表明产品在高温下散热不足。设计师可以改进散热设计，如增加散热片、改进空气流动路径或使用更有效的散热材料。

7、环境应力筛选：温度循环测试可以作为一种环境应力筛选（ESS）手段，帮助剔除早期故障，提高产品的可靠性和寿命。

8、性能验证：通过模拟实际使用条件，温度循环测试可以验证产品是否满足性能规格。如果测试结果不符合预期，设计师需要重新评估和调整设计。

9、加速寿命测试：温度循环可以作为一种加速寿命测试方法，通过在更极端的条件下测试产品，来预测其在正常使用条件下的寿命。

10、制定维护和使用指南：测试结果还可以帮助制定产品的维护和使用指南，指导用户如何操作和维护产品，以减少由于温度变化引起的潜在损害。