溫度循環(huán)試驗(yàn)（Temperature Cycling，TC，熱循環(huán)試驗(yàn)）

定義

在溫度循環(huán)試驗(yàn)箱內(nèi)，讓樣品反復(fù)交替經(jīng)歷高溫浸泡 ?低溫浸泡，通過材料熱脹冷縮系數(shù)（CTE）不匹配產(chǎn)生交變熱機(jī)械應(yīng)力，屬于加速可靠性環(huán)境試驗(yàn)；區(qū)別于溫度沖擊（冷熱槽快速切換），溫循是可控升降溫速率，應(yīng)力相對(duì)緩和。

試驗(yàn)?zāi)康?/p>

暴露界面缺陷：焊點(diǎn)開裂、BGA 焊球疲勞、封裝分層、芯片裂紋、PCB 翹曲、粘接 / 密封失效、引線虛接等；

考核多材料組合結(jié)構(gòu)抗熱疲勞能力；

篩選早期失效，評(píng)估產(chǎn)品在溫度交變環(huán)境下的功能與結(jié)構(gòu)可靠性；

用于研發(fā)驗(yàn)證、型式試驗(yàn)、元器件篩選、失效驗(yàn)證。

核心試驗(yàn)參數(shù)（一個(gè)循環(huán)）

Tmax 高溫、Tmin 低溫

浸泡時(shí)間（Dwell/Soak）：高低溫端保溫時(shí)長(zhǎng)，保證樣品芯部溫度達(dá)到設(shè)定值（不是僅箱體空氣），常見 10/30/60min

升降溫速率（Ramp rate）：常用 1℃/min ~10℃/min，半導(dǎo)體 JEDEC 典型 5℃/min

循環(huán)次數(shù)：消費(fèi)電子幾十～幾百次；汽車半導(dǎo)體常 1000 次；航空可更高

是否通電監(jiān)測(cè)：試驗(yàn)過程可加電實(shí)時(shí)監(jiān)控電性能（在線監(jiān)測(cè)），或僅循環(huán)結(jié)束后做功能 / 外觀 / 無損檢測(cè)（X-Ray、超聲C-SAM）

典型半導(dǎo)體條件（JESD22-A104 Condition B）：-40℃ ? +125℃，升降溫 5℃/min，高低溫各浸泡10 min

主流標(biāo)準(zhǔn)

GB/T 2423.22（等同 IEC 60068-2-14）：電工電子產(chǎn)品 溫度變化試驗(yàn)，國(guó)內(nèi)通用基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)

JEDEC JESD22-A104：半導(dǎo)體 IC 封裝溫度循環(huán)（行業(yè)Zui常用）

MIL?STD?883電子器件

AEC?Q100 / AEC?Q101：汽車電子芯片 / 分立器件

ISO 16750?4：車載電子電氣環(huán)境負(fù)荷

試驗(yàn)流程

初始檢測(cè)：外觀、尺寸、電氣性能，留存基線數(shù)據(jù)；

樣品裝夾入溫箱，必要時(shí)接在線監(jiān)測(cè)線路；

運(yùn)行程序：室溫→升溫至 Tmax→保溫→降溫至 Tmin→保溫→回到室溫，完成1 個(gè)循環(huán)；

按要求在指定循環(huán)節(jié)點(diǎn)（如 100、500、1000 次）暫停，取出檢測(cè)；

全部循環(huán)結(jié)束：外觀檢查、電性能測(cè)試、無損 / 金相 / 切片失效分析；

判定：功能正常、無裂紋分層、焊點(diǎn)無斷裂則合格。

常見失效機(jī)理

不同材料 CTE 差異 → 界面交變剪切應(yīng)力 → 疲勞累積

焊點(diǎn)蠕變、微裂紋擴(kuò)展，Zui終開路 / 電阻漂移

塑封料與芯片 / 基板分層、封裝開裂

連接器松動(dòng)、密封件滲漏、涂層開裂

溫度循環(huán) vs 溫度沖擊（容易混淆）

溫度循環(huán) TC：空氣箱，緩慢升降溫，應(yīng)力為熱疲勞，考核長(zhǎng)期交變；

溫度沖擊 TS：兩槽式，樣品快速轉(zhuǎn)移（幾秒內(nèi)），巨大瞬時(shí)溫差，考核瞬態(tài)熱沖擊開裂。

高低溫循環(huán)沖擊測(cè)試（冷熱沖擊 / 溫度沖擊試驗(yàn)）

核心：樣品在高溫極值 ? 低溫極值之間快速切換，利用不同材料熱膨脹系數(shù) (CTE)失配產(chǎn)生交變熱應(yīng)力，快速激發(fā)虛焊、分層、開裂、密封失效等潛在缺陷，屬于可靠性加速試驗(yàn)。

?? 區(qū)分：高低溫循環(huán)試驗(yàn)（溫度漸變，如 1℃/min） vs 冷熱沖擊（快速轉(zhuǎn)換，幾秒～幾分鐘切換），很多人口語會(huì)混稱“高低溫循環(huán)沖擊”。

試驗(yàn)原理

樣品在高溫區(qū)保溫→快速轉(zhuǎn)移到低溫區(qū)保溫，反復(fù)循環(huán)；多種材料界面（芯片 / 塑封、焊料 / PCB、金屬 /塑料）膨脹收縮不一致，持續(xù)累積剪切應(yīng)力，暴露工藝與結(jié)構(gòu)薄弱點(diǎn)。

典型失效：焊點(diǎn)疲勞斷裂、封裝分層、塑封開裂、連接器接觸電阻漂移、密封滲漏、涂層脫落。

試驗(yàn)設(shè)備類型

兩箱式（吊籃式）：高溫室、低溫室，樣品吊籃快速在兩個(gè)腔之間移動(dòng)；行業(yè)Zui常用。

三箱式：高溫區(qū)、低溫區(qū)、測(cè)試區(qū)；樣品不動(dòng)，切換冷熱氣流沖擊樣品，無機(jī)械移動(dòng)。

液槽式（液體沖擊）：樣品交替浸入冷熱硅油，換熱速率Zui快，多用于元器件嚴(yán)苛驗(yàn)證。

關(guān)鍵試驗(yàn)參數(shù)（需要定義）

高溫溫度 Th：如 +85℃、+125℃、+150℃

低溫溫度 Tl：如 -40℃、-55℃、-65℃

駐留時(shí)間（保溫時(shí)間）：樣品在高低溫下保持，以樣品芯部達(dá)到溫度穩(wěn)定為準(zhǔn)，不是只看腔溫；常用 30min/1h

轉(zhuǎn)換時(shí)間：樣品從一個(gè)溫區(qū)到另一溫區(qū)的時(shí)間；沖擊要求一般≤5min，嚴(yán)苛要求≤1min

循環(huán)次數(shù)：10 次、50 次、100 次、500 次、1000 次不等

恢復(fù)條件：循環(huán)結(jié)束后，樣品在常溫常壓穩(wěn)定（通常 2h）再做檢測(cè)

通用試驗(yàn)流程

樣品預(yù)處理 + 初始檢測(cè)（外觀、電氣、尺寸）

放入沖擊箱，高溫保溫 → 快速切換低溫保溫（完成 1 個(gè)循環(huán)）

重復(fù)至設(shè)定循環(huán)數(shù)

取出樣品常溫恢復(fù)

終檢：外觀檢查、電性能、金相 / 切片、氣密性、拉力等失效分析

常用標(biāo)準(zhǔn)

GB/T 2423.22（等同 IEC 60068-2-14）電工電子產(chǎn)品 試驗(yàn) N：溫度變化

GJB 150.5A 裝備環(huán)境試驗(yàn)：溫度沖擊

JEDEC JESD22-A104 半導(dǎo)體器件溫度循環(huán)沖擊

AEC-Q100 / ISO 16750-4：汽車電子

MIL?STD?810H Method 503 環(huán)境工程溫度沖擊

MIL?STD?202G Method107：電子元器件熱沖擊

典型應(yīng)用行業(yè)

半導(dǎo)體芯片、PCB、電子組件、車載零部件、連接器、電池包、密封件、復(fù)合材料、涂層、航空航天元器件。

典型試驗(yàn)條件示例（僅參考，以產(chǎn)品規(guī)格書為準(zhǔn)）

示例 1（消費(fèi)電子 PCB 組件）：-40℃ ? +85℃，高低溫各保溫 30min，轉(zhuǎn)換＜5min，循環(huán) 100 次

示例 2（汽車電子）：-40℃ ? +125℃，各保溫 30min，循環(huán) 500 次

示例 3（半導(dǎo)體器件）：-65℃ ? +150℃，各保溫 15min，循環(huán) 1000 次

注意要點(diǎn)

樣品不能堆疊遮擋氣流，保證熱交換；帶大質(zhì)量樣品要延長(zhǎng)保溫時(shí)間，不能只按腔溫計(jì)時(shí)。

帶電測(cè)試：部分產(chǎn)品要求循環(huán)過程中通電監(jiān)測(cè)參數(shù)漂移（在線監(jiān)測(cè)）。

安全：電池、壓力容器類樣品沖擊需單獨(dú)評(píng)估防爆風(fēng)險(xiǎn)。

判定：一般按無裂紋、無分層、電氣功能合格、參數(shù)漂移在規(guī)格內(nèi)判定通過。