冷熱沖擊試驗箱設有獨立的高溫區(qū)和低溫區(qū)。測試時，樣品通過吊籃移動（兩箱式）或氣流切換（三箱式）的方式，在高溫區(qū)與低溫區(qū)之間快速轉移，完成一次溫度沖擊。每次沖擊過程中，樣品的表面和內部經歷快速的膨脹與收縮，產生熱應力。

常見應用包括：

電子元器件焊點、封裝材料在溫差條件下的可靠性驗證

PCB板在溫度快速變化條件下的分層或開裂檢查

塑料、橡膠、密封件等材料在冷熱交替環(huán)境中的性能變化

汽車零部件在不同氣候條件下的功能檢查

電池包在溫度變化條件下的安全性驗證

工作原理

設備由高溫區(qū)、低溫區(qū)、測試區(qū)（或吊籃）和控制系統(tǒng)組成。

組成部分功能說明

高溫區(qū)通過加熱器維持設定高溫（如+150℃）

低溫區(qū)通過壓縮機制冷維持設定低溫（如-60℃）

吊籃或氣動機構將樣品在高溫區(qū)與低溫區(qū)之間轉移

控制系統(tǒng)設定沖擊溫度、保持時間、循環(huán)次數(shù)等參數(shù)

兩箱式結構：樣品放置在吊籃中，通過上下移動切換溫區(qū)。結構緊湊，轉換時間短，適用于小批量或研發(fā)測試。

三箱式結構：樣品固定在測試區(qū)不動，通過風門切換氣流來源（高溫區(qū)或低溫區(qū)）。樣品無需移動，適用于重型樣品或批量測試。

溫度沖擊參數(shù)說明

項目常見范圍

高溫區(qū)溫度+60℃ ～ +200℃

低溫區(qū)溫度-70℃ ～ 0℃

轉換時間≤10秒（樣品從一個溫區(qū)到另一個溫區(qū)的時間）

溫度恢復時間≤5分鐘（樣品表面溫度恢復到設定值的時間）

保持時間15分鐘 ～ 60分鐘（可根據(jù)標準或要求設定）

循環(huán)次數(shù)1次 ～ 1000次及以上

轉換時間與恢復時間是兩個不同的概念。轉換時間指樣品在溫區(qū)之間移動的時間，通常在10秒以內；恢復時間指樣品進入另一溫區(qū)后，其表面溫度重新達到該溫區(qū)設定值的時間。恢復時間較短意味著溫度沖擊效果更明顯。

與快速溫變箱的區(qū)別

對比項冷熱沖擊箱快速溫變箱

箱體結構兩箱或三箱（高低溫分離）單箱體

溫度變化方式樣品在溫區(qū)之間快速轉移同一箱體內升降溫

轉換/恢復時間轉換時間≤10秒，恢復≤5分鐘按溫變速率計算（如5℃/min）

主要應用研發(fā)階段結構驗證量產階段環(huán)境應力篩選

測試特點溫差大、變化快溫變速率可控、范圍更寬

適用標準

標準編號名稱說明

GB/T 2423.22環(huán)境試驗 第2部分：試驗方法 試驗Na：溫度變化兩溫區(qū)法

IEC 60068-2-14環(huán)境試驗 第2-14部分：試驗 試驗N：溫度變化國際通用標準

JESD22-A106溫度沖擊半導體行業(yè)

AEC-Q100汽車電子集成電路應力測試認證汽車電子

GJB 150.5A裝備實驗室環(huán)境試驗方法 第5部分：溫度沖擊試驗特定行業(yè)

測試流程示例

以下是一個常見的溫度沖擊測試程序：

步驟溫區(qū)溫度保持時間

1高溫區(qū)+125℃30分鐘

2低溫區(qū)-40℃30分鐘

重復步驟1～2，循環(huán)次數(shù)可根據(jù)產品要求設定（如10次、50次、100次）。

部分標準要求的轉換時間更短，例如從高溫區(qū)取出后需在5秒內進入低溫區(qū)。

選型參考

使用場景推薦考慮因素

研發(fā)階段、小批量測試兩箱式吊籃結構，轉換快、占用空間小

生產線、批量測試三箱式氣動結構，樣品無需移動

芯片封裝測試參考JESD22-A106標準，關注溫度范圍

汽車電子測試參考AEC-Q100標準，關注循環(huán)次數(shù)設定

重型或大尺寸樣品三箱式結構更合適，避免樣品移動風險

薄型精密件關注箱內風速均勻度及凝露控制

常見失效模式

通過冷熱沖擊測試，可以發(fā)現(xiàn)產品在設計或材料選用上的薄弱環(huán)節(jié)。常見失效模式包括：

失效類型具體表現(xiàn)

焊點開裂PCB板上元器件焊點出現(xiàn)裂紋或脫落

封裝分層芯片封裝材料與基板之間出現(xiàn)分離

材料脆化塑料、橡膠在冷熱交替后出現(xiàn)開裂或斷裂

密封失效密封圈、膠黏劑在溫差條件下失去密封性能

電氣性能下降接觸不良、阻值變化、信號中斷等

使用價值

通過冷熱沖擊測試，工程人員可以：

在較短時間內驗證產品在溫度快速變化條件下的結構強度

識別設計或材料選用上的薄弱環(huán)節(jié)

在產品定型前發(fā)現(xiàn)潛在問題，減少后期整改成本

滿足行業(yè)標準或客戶對溫度沖擊測試的合規(guī)要求