從青藏高原的晝夜溫差（白天+30℃，夜晚-20℃），到車載電子在引擎艙與寒夜間的反復(fù)切換；
從戶外基站經(jīng)歷四季輪回，到工業(yè)設(shè)備在冷庫(kù)與高溫車間之間轉(zhuǎn)運(yùn)……
溫度不是靜止的，而是不斷變化的。
而這種反復(fù)的熱脹冷縮，會(huì)在產(chǎn)品內(nèi)部積累應(yīng)力，最終導(dǎo)致材料疲勞、焊點(diǎn)開(kāi)裂、功能失效。
高低溫循環(huán)測(cè)試（Thermal Cycling Test），正是模擬這種真實(shí)世界中的溫度波動(dòng)，驗(yàn)證產(chǎn)品能否在成百上千次冷熱交替中依然可靠運(yùn)行。
今天，就帶你深入這項(xiàng)可靠性測(cè)試的核心邏輯——它不是簡(jiǎn)單的“冷了又熱”，而是對(duì)產(chǎn)品耐久性的極限拷問(wèn)。
一、什么是高低溫循環(huán)測(cè)試？
高低溫循環(huán)測(cè)試是將產(chǎn)品置于高溫與低溫之間周期性切換的環(huán)境中，通過(guò)反復(fù)熱應(yīng)力作用，加速暴露因材料熱膨脹系數(shù)（CTE）差異導(dǎo)致的潛在缺陷。
核心目的：
驗(yàn)證產(chǎn)品在長(zhǎng)期溫度波動(dòng)環(huán)境下的結(jié)構(gòu)完整性與功能穩(wěn)定性。
典型測(cè)試條件（依據(jù) IEC 60068-2-14）
溫度范圍：如 -40℃ ? +85℃（消費(fèi)電子）、-55℃ ? +125℃（車規(guī)/軍工）；
保溫時(shí)間：每段 15–60 分鐘（確保樣品整體達(dá)到設(shè)定溫度）；
升降溫速率：通常 1–10℃/分鐘（慢變模擬自然環(huán)境）；
循環(huán)次數(shù)：50 次（篩選）、200 次（常規(guī)）、1000 次以上（高可靠要求）。
二、高低溫循環(huán)如何“悄悄毀掉”產(chǎn)品？
當(dāng)不同材料以不同速度膨脹或收縮時(shí)，會(huì)在界面處產(chǎn)生剪切應(yīng)力。每一次循環(huán)，都是對(duì)連接點(diǎn)的一次“拉扯”。
典型失效模式：
| 失效類型 | 根本原因 | 表現(xiàn) |
|---|---|---|
| 焊點(diǎn)疲勞開(kāi)裂 | PCB（CTE≈17 ppm/℃）與芯片（CTE≈6 ppm/℃）不匹配 | BGA/CSP器件間歇性失靈 |
| PCB分層或翹曲 | FR-4基材Tg值不足，高溫軟化后冷卻變形 | 線路斷路、阻抗異常 |
| 連接器接觸不良 | 金屬端子與塑料殼體膨脹差異 | 插拔力變化、信號(hào)抖動(dòng) |
| 光學(xué)組件脫膠 | 膠粘劑與玻璃/金屬CTE失配 | 鏡頭偏移、激光雷達(dá)測(cè)距不準(zhǔn) |
| 密封失效 | O型圈老化 + 反復(fù)壓縮松弛 | IP防護(hù)等級(jí)下降，進(jìn)水進(jìn)塵 |
關(guān)鍵特點(diǎn)：
這類失效具有累積性和延遲性——可能前100次無(wú)異常，第150次突然失效。
三、高低溫循環(huán) vs 溫度沖擊：別再混淆！
很多人將兩者混為一談，但它們目標(biāo)截然不同：
| 維度 | 高低溫循環(huán)測(cè)試 | 溫度沖擊測(cè)試 |
|---|---|---|
| 溫變速率 | 慢（1–10℃/min） | 極快（>10℃/秒） |
| 應(yīng)力類型 | 熱疲勞（累積損傷） | 瞬時(shí)熱應(yīng)力（突發(fā)破壞） |
| 模擬場(chǎng)景 | 晝夜溫差、季節(jié)變化 | 快速環(huán)境切換（如空投、進(jìn)出日照區(qū)） |
| 失效顯現(xiàn) | 循環(huán)后期逐漸出現(xiàn) | 前幾次循環(huán)即可能失效 |
簡(jiǎn)單說(shuō)：
循環(huán)測(cè)試看“能用多久”，沖擊測(cè)試看“能不能扛住突變”。
四、行業(yè)典型應(yīng)用與要求
| 行業(yè) | 溫度范圍 | 循環(huán)次數(shù) | 特殊要求 |
|---|---|---|---|
| 消費(fèi)電子（手機(jī)/手表） | -20℃ ~ +70℃ | 50–100次 | 帶電運(yùn)行，功能全檢 |
| 汽車電子（AEC-Q100） | -40℃ ~ +125℃ | 1000–2000次 | Grade 0/1，高溫高濕偏壓組合 |
| 光伏逆變器 | -40℃ ~ +85℃ | 200次 | 模擬25年戶外服役 |
| 航空航天 | -55℃ ~ +125℃ | 500+次 | 結(jié)合低氣壓、振動(dòng) |
| 工業(yè)PLC | -25℃ ~ +70℃ | 300次 | 連續(xù)通信功能驗(yàn)證 |
標(biāo)準(zhǔn)參考：
IEC 60068-2-14：基本環(huán)境測(cè)試方法；
JESD22-A104：JEDEC半導(dǎo)體溫度循環(huán)標(biāo)準(zhǔn)；
ISO 16750-4：道路車輛電氣電子環(huán)境要求。
結(jié)語(yǔ)：真正的可靠，經(jīng)得起時(shí)間的冷暖交替
在這個(gè)充滿變化的世界里，
穩(wěn)定不是常態(tài)，適應(yīng)才是能力。
而高低溫循環(huán)測(cè)試，
就是那場(chǎng)提前上演的“時(shí)間加速器”。
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