Испытание температурного цикла — IEC 60068-2-14 Nb / ISO 16750-4

Что такое Термоциклирование?

Испытание на циклическое изменение температуры представляет собой испытание, при котором образец подвергается циклическому воздействию определенное количество раз между высокой и низкой температурой с контролируемой скоростью перехода. Он определен как метод Nb в IEC 60068-2-14 и предполагает более медленный переход, чем термический удар.

Термоциклирование: цель

Цель – выявить усталость, вызванную многократным изменением температуры в соединениях материалов с разными коэффициентами расширения.

К каким изделиям применяется Термоциклирование?

Электронные платы и паяные соединения
Автомобильные блоки управления
Батарейные модули
светодиодное освещение
Разъем и кабельные соединения

В каких отраслях применяется Термоциклирование?

ЭлектроникаЭлектрическиеАвтомобильная промышленностьОборонаАэрокосмическая промышленность

Стандарты, связанные с Термоциклирование

IEC 60068-2-14тест на изменение температуры тест
ISO 16750-4Условия окружающей среды в электрическом/электронном оборудовании автомобиля тест
MIL-STD-810 Method 503
JEDEC JESD22-A104

Термоциклирование: условия

Диапазон температур: Верхняя и нижняя температура указана в спецификации.
Скорость перехода: Контролируется по IEC 60068-2-14 Nb, обычно 1–5 °C/мин.
Время выдержки: Время, необходимое для того, чтобы образец уравновесился при каждой экстремальной температуре.
Количество циклов: Определено в спецификации (например, 100, 500, 1000 циклов)

Оборудование для Термоциклирование

Программируемая температурная камера
Многоканальная регистрация температуры
Настройка мониторинга функций или сопротивления
Система регистрации данных

Требования к образцам для Термоциклирование

Образец должен быть помещен в камеру со свободной циркуляцией воздуха.
Рекомендуется постоянный контроль сопротивления паяных соединений.
Функционирование необходимо проверить перед испытанием
Термопары должны быть подключены в критических точках.

Термоциклирование: продолжительность

Зависит от количества циклов. Программа из 500 циклов может занять несколько недель в зависимости от продолжительности цикла.

Термоциклирование: порядок проведения

1Образец помещается в камеру и настраивается мониторинг.
2Профиль цикла (температура, скорость перехода, выдержка) загружается.
3Выполняется определенное количество циклов.
4Промежуточная проверка работоспособности выполняется через определенные промежутки времени.
5В конце программы выполняются окончательная проверка работоспособности и визуальный осмотр.

Термоциклирование: критерии приёмки

Критерий приемки определен в спецификации: непрерывность функционирования, отсутствие увеличения сопротивления припоя или соединения сверх установленного предела и отсутствие растрескивания.

Оценка результатов

Если используется непрерывный контроль сопротивления, события обрыва цепи регистрируются вместе с подсчетом циклов. При необходимости делается поперечный разрез для осмотра трещин припоя.

Термоциклирование: протокол

Стандарт и применяемый метод
Диапазон температур, скорость перехода и время выдержки
Количество циклов
Результаты мониторинга функции/сопротивления
Визуальный и, при необходимости, металлографический осмотр.

Аккредитация

EUROLAB имеет международно признанную аккредитацию, полученную от органов по аккредитации, являющихся участниками многосторонних соглашений о признании IAF и ILAC, в соответствии с ISO/IEC 17025 для лабораторных испытаний, ISO/IEC 17020 для инспекций и надзора, а также ISO/IEC 17021-1 и ISO/IEC 17065 для сертификации систем и продукции. Эта цепочка гарантирует, что выданные отчеты и сертификаты принимаются по всему миру.

Возможность проведения этого теста в рамках аккредитованной области зависит от вашего продукта и применяемого стандарта; поскольку аккредитация основана на методе, объем работ подтверждается в письменной форме на этапе предложения.

Область применения и разрешения

Соответствующие правила

Спецификации автомобильных и электронных компонентов

Экологические и климатические испытания — Что охватывает эта область испытаний?

В разделе ниже описывается область, к которой относится испытание Термоциклирование; условия и критерии приемки именно этого испытания приведены в разделах выше. Объём, специфичный для вашего продукта, подтверждается письменно на этапе коммерческого предложения.

Экологические испытания показывают, выдерживает ли изделие такие факторы среды, как температура, влажность, давление, солнечное излучение, пыль, вода и коррозионные атмосферы. Цель не сломать изделие, а в УСКОРЕННОЙ форме воспроизвести условия, с которыми оно столкнётся за срок службы.

Профили испытаний выводятся из реального воздействия на изделие, и этот вывод — настоящая инженерная работа в этой области. Устройство, работающее в закрытом офисе, и устройство, установленное на столбе, не испытываются по одному профилю. Серия IEC 60068 определяет общие методы, MIL-STD-810 — военные профили, RTCA DO-160 — авиационные профили, а серия ISO 16750 — автомобильные профили по месту установки. Испытание, проведённое без выбора профиля, приводит как к излишним затратам, так и к ложной уверенности.

Температурные испытания моделируют три отдельных явления, и все три создают разные виды отказов. Постоянная высокая/низкая температура проверяет, может ли материал работать при этой температуре. Термоциклирование создаёт усталость в соединениях материалов с разными коэффициентами расширения — здесь появляются трещины пайки. Термоудар усиливает этот эффект за счёт резкого перехода.

Есть различие и в испытаниях на влажность. Постоянная влажная теплота показывает диффузию влаги в материал и её влияние на изоляционные свойства. Циклическая влажная теплота создаёт конденсацию: на охлаждающейся поверхности образуются капли воды, что гораздо агрессивнее сухой влажности. Проникновение воды в корпус, увеличение тока утечки и коррозия обычно проявляются именно в циклическом испытании.

Защита от пыли и воды представляет собой отдельную область работы и выражается кодом IP. Важно отметить, что испытание IP не является испытанием на ДОЛГОВЕЧНОСТЬ: оно показывает, что защита обеспечивается в определённых кратковременных условиях, а не стойкость к длительному погружению или мойке под давлением.

Наиболее частая ошибка в этой области — прямой перевод результата испытания в ПРОГНОЗ СРОКА СЛУЖБЫ. Ускоренные испытания предназначены для сравнения и верификации конструкции; надёжное преобразование часов в камере в годы эксплуатации можно установить только с помощью специфичной для материала модели ускорения, откалиброванной по полевым данным.

Функциональный мониторинг определяет ценность испытания. Простое удержание изделия в температурной камере с последующим включением не показывает, что происходило ВО ВРЕМЯ испытания. В критических применениях изделие работает на протяжении всего испытания, а его параметры контролируются; только так можно выявить перемежающиеся неисправности, которые появляются и исчезают.

Группы методов в этой области

Температура
Сухое тепло, холод, изменение температуры и температурный удар; стационарные и циклические профили.
Влажность
Стационарная влажная теплота и циклическая влажная теплота; циклы с конденсацией более агрессивны.
Вода и пыль
Испытания на защиту по IP: капание, разбрызгивание, струи, погружение и пылезащищённость.
Излучение и старение
Ускоренное старение с помощью ксеноновой дуги и люминесцентного УФ, имитация солнечного излучения.
Давление и высота
Испытания на пониженное давление (высота) и быстрое изменение давления.
Коррозионная атмосфера
Соляной туман, коррозия смешанным потоком газов (имитация промышленной атмосферы), испытания на плесень и грибок.

Часто путаемое в этой области

Продолжительность испытания нельзя пересчитать в срок службы в эксплуатации; пересчёт без модели ускорения вводит в заблуждение.
Термоциклирование и постоянная температура создают разные режимы отказа; ни один не заменяет другой.
Если изделие не работает во время испытания, перемежающиеся неисправности остаются незамеченными; функциональный мониторинг определяет ценность испытания.
Защита по IP не является доказательством долговечности; она показывает защиту в определённых кратковременных условиях.
Испытание, проведённое без выбора профиля, увеличивает затраты и создаёт ложную уверенность.
Схема крепления и ориентации влияет на результат; отчёт должен это документировать.

Какие решения подкрепляют эти результаты

Верификация конструкции и квалификация
Декларация класса защиты и диапазона рабочих температур
Воспроизведение полевых отказов в лаборатории и анализ первопричин
Одобрение компонентов поставщика
Решения о сроке гарантии и условиях хранения

Связанные тесты

Термоциклирование: частые вопросы

В чем разница между циклическим изменением температуры и тепловым ударом?

При циклическом изменении температуры переход является контролируемым и медленным (IEC 60068-2-14 Nb). При термическом ударе образец перемещается между двумя камерами за очень короткое время (метод Na), и напряжения становятся более серьезными.