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冷热冲击试验的介绍 IntroductionofThermalShockTest(TST) 时间：2008-10-17 1绪论 随着电子技术的发展，各种各样的电子设备计入到人们的生活中。对于电子设备而言，环境条件是影响产品质量和使用可靠性的关键因素。在各种复杂的使用环境中，温度冲击的影响是其中一个必须考虑的因素。这种环境给产品带来多种典型的环境效应，如零部件的变形或破裂、绝缘保护失效、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等。因此，能否在温度冲击环境下正常工作，直接反映了产品对各种环境的适应能力的强弱。冷热冲击试验正是在须求下被提出。 2什么是冷热冲击试验？ 冷热冲击试验(ThermalShockTest，TST)是测试材料对极高温或极低温的抵抗力的一种试验技术。这种情况类似于不连续地处于高温或低温中的情形，它能使各种物品在最短的时间内完成测试。 TST中产生的化学变化或物理伤害是热胀冷缩改变或其它物理性值的改变而引起的。TST的效果包括成品裂开或破层及位移等所引起的电化学变化。例如，有一些金属材料如体心立方晶格的中低强度钢，当其服役温度降低时，起塑性、韧性便急剧降低，使材料脆化。 实现这种转化温度可采用TST系统，如冷热冲击试验箱，又名高低温冲击试验箱(台湾称为冷热冲击机)。它们能为材料研究及工业生产厂家的批量或者电子电器零部件、自动化零部件、半成品、金属、化学材料、通讯组件、国防工业、航天、兵工业、BGA、PCB基扳电子芯片，测试其在瞬间经高温、低温的连续温度变化环境下所能忍受的程度，试验其在急遽变化的温差条件下热胀冷缩所引起的化学变化和物理伤害。 3冷热冲击试验箱的分类 冷热冲击试验箱的结构通常有三种形式:单箱式、垂直升降式和水平两箱式。三种结构的比较如表1所示。综合比较以上三种形式，单箱式由于所需制冷量及加热量较大，这种结构可行性较差，实际应用很少；垂直升降式通过内部升降的转换，避开了外界环境的影响，但由于升降装置本身作为一个热负载要消耗冷量或热量，因此这种方式通常适用于小型试验箱，对于中、大型试验箱，由于升降装置太重，该方式不适用；水平两箱式通过两箱间的相互转换，减小了箱体的负载从而减小了设备的制冷量和加热量，但需要水平转换装置，并会受到外界环境的影响。因此，试验方式的选择要根据具体情况具体分析，对于小型设备，采用垂直升降方式少了一个箱体，可以节约费用；对于中、大型试验设备，只要方案合理可行，采用水平两箱式的试验方案是一种较好的选择。 表1冷热冲击试验设备三种结构的比较 单箱式 垂直升降式 水平两箱式 特点 在同一箱内实现高温和低温的转换 上下两箱式，通过试件升 降架实现高温和低温之 间的转换 试件通过转换装置在高温箱和低温箱之间转换 优点 试件不动，无需试件转移设备，外界环境对试件温度的影响小 转换时间快，所需制冷量 及加热量较小 所需制冷量及加热量较少，温度控制比较容易 缺点 高低温转换时不仅要冷却、加热试件，还要冷却、加热围护结构，所需制冷量及加温量大；温度变换速度很快，温度控制有一定难度 对中、大型试验箱，升降架不易实现，并且升降架增加了更多负荷 需要两个尺寸相同的箱体以及试件的转换设备；试件转换过程中要受外界环境影响。 应用 情况 很少应用 适用于小型设备 适用于中、大型设备 此外，TST箱还可分为立式两箱式、卧式三箱式和双工位系统。 TST通常用于要求满足军标的芯片、集成电路、印刷线路电路板等产品的测试。现在很多民用企业也要求作快速温变极限试验，作为提高可靠性，提高产品质量程序的一部分。 立式两箱式试验箱有独立可控制的冷箱和热箱。一个装载试验产品的吊篮，可以在两个箱体之间移动，从而来实现产品的温度冲击。这样冲击的结果对判断部件的好坏非常有用。下图1为Thermotron（热测公司）生产的冷热冲击试验箱。 图1Thermotron公司生产的ATS-320-V型两箱式冷热冲击试验箱 卧式三箱式试验箱有三个温度控制区域，分别是热箱、室温箱、冷箱。这种类型试验箱吊篮的的移动方式为从室温箱移动到热箱或冷箱的任意一个箱内。这样，产品可在室温箱内停留一段时间，经受较少的热冲击。 双工位系统有三个试验箱，中间是冷箱，两边是热箱。两厢式产品吊篮内的产品由冷箱移动到热箱的同时，使另一个吊篮内的产品由热箱移动到冷箱，这种结构提高了制冷系统的效率，可以在同一台设备内，相同时间内作进行更多的试验。图2为Thermotron公司生产的双工位冷热冲击试验箱。 图2Thermotron公司生产的ATS-320-DD型双工位冷热冲击试验箱 4冷热冲击试验设备组成及结构 4?1设备组成 TST设备由低温箱、高温箱、制冷系统、加热系统、控制系统、转换装置等设备组成。其设备组成图如图3所示。低温箱为T