术语“热冲击”和“温度变化/热循环”在技术讨论中经常互换使用。但他们描述了两种不同的故障机制，导致两种不同的试验方法。
本文区分了这两个概念，解释了何时需要其中一个概念，以及使用一个概念来总结另一个概念时的错误。
1. 为什么这两个概念经常互换使用？
因为两者都与两个层次之间的温度变化有关。区别不在于温度，而在于传热率,循环次数, 和试验目标的损伤机制:
- 热冲击：注意样品快速传热时的瞬时应力。仅仅几个周期后就会出现损伤。
- 温度变化/热循环：注意在中等传热率下多次循环中积累的疲劳。经过大量循环后就会出现损伤。
2. 区分表
| 方面 | 热冲击 | 温度变化/热循环 |
|---|---|---|
| 问题已回答 | 产品能否承受突然的温度变化？ | 产品能否承受累积热疲劳？ |
| 传热率 | 非常快，样本通常会立即在两个环境之间转移 | 受控，以规定的速度 |
| 典型循环次数 | 很少（几个周期到几十个） | 许多（数百到数千，取决于要求） |
| 主要失效机理 | 热应力引起的裂纹、脆性材料的破损、镀层剥落、接缝开裂 | 焊接疲劳、材料疲劳、参数漂移、密封失效 |
| 试验时间 | 如果循环次数较少则较短 | 更长，取决于循环次数 |
| 设备要求 | 快速样品传输系统或两个室 | 试验箱具有精确的斜坡控制 |
3. 各标准体系对应的试验
| 标准体系 | 相关试验 | 注释 |
|---|---|---|
| IEC 60068-2-14 | Na（快速温度变化）、Nb（缓慢温度变化） | Na 具有快速传热速率，常用于热冲击目的 |
| MIL-STD-810 | 热冲击试验方法 | 根据生命周期环境选择等级的理念 |
| 半导体元件行业标准（JESD 系列） | 组件的热循环 | 多次循环、疲劳目标和部件可靠性 |
| 电子组装行业标准（IPC 系列） | 焊点和电路板的热循环 | 与热循环焊接疲劳评估相关 |
重要提示：符号以及如何确定严重性级别因系统而异。如果没有公认的参考表，则不应将结果从一个系统推断到另一个系统。
4. 根据目标选择任意法术
| 目标 | 适当的试验 | 原因 |
|---|---|---|
| 评估运输和储存过程中因温度突然变化而破裂的风险 | 热冲击（Na 快速） | 即时模拟极端条件 |
| 根据使用生命周期评估焊接寿命和材料疲劳 | 热循环（Nb 或同等物） | 通过循环次数评估累积疲劳 |
| 筛选制造缺陷 | 热激循环次数少 | 快速检测有缺陷的装配零件 |
| 证明设计满足客户要求 | 根据客户引用的标准 | 避免试图正确但达不到要求 |
5. 为什么传热速率决定结果？
对于热质量较大的样品，在传热阶段，表面温度和核心温度永远不会相等。这种差异会产生内部压力。传热越快，差异越大，应力越高。
实际后果：
- 相同的温度范围，以更快的速度试验会产生更严酷的结果 – 但在技术上并不等同。
- 大样品可能无法通过热冲击，但可以通过热循环（反之亦然），因为这两种试验针对两种不同的机制。
- 室内空气温度变化率不等于样品温度变化率。需要对样品进行测量。
6. 使用一种咒语代替另一种咒语时出错
- 使用热冲击来得出热疲劳的结论：循环次数太少，不足以揭示累积的疲劳。
- 使用慢速热循环得出有关耐热冲击性的结论：低速不会产生等效的瞬时应力。
- 没有记录传热率但只记录两个温度 — 结果不可重复。
- 不记录循环次数和中间检查循环次数— 疲劳程度未知。
- 请勿测量样品上的温度——不能证明样品确实处于规定的条件下。
- 将本标准体系的结果应用于另一个标准体系的要求当没有比较的时候。
7. 常见问题
热冲击比气温变化更严重吗？
不能直接比较，因为它们针对两种不同的机制。热冲击在瞬时应力方面更为严重；热循环在累积疲劳方面更为严重。
多少次循环被视为热冲击？
没有明确的周期计数阈值。区分标准是要评估的传热速率和损伤机制。
如果客户只写“热冲击”怎么办？
请客户确认具体标准、两个温度水平、保持时间、样品转移时间和循环次数。这些是其工作所需的参数。
两个试验可以使用同一台试验箱吗？
如果试验箱满足所需的温度变化率，则可以。对于高速热冲击，通常需要两室系统或专门的样品传输系统。
功能试验应该在哪里进行？
根据需要在中间里程碑以及完成后。对于具有安全功能的产品，建议在传热阶段进行连续监测。
热冲击是否能检测到焊接错误？
是的，特别是对于质量差的焊点或有缺陷的接头。但对于生命周期焊接疲劳，多次热循环更合适。
电子线路板应遵循哪些标准？
根据要求：如果客户引用此设置，则可以遵循 IEC 60068-2-14，或者当需要生命周期焊接疲劳评估时，可以根据电子组装行业标准。提前就试验、循环次数和合格判据达成一致非常重要。
如果样品体积较大，应该选择哪种方法？
需要考虑：体积大很难实现快速传热速率，因此热冲击可能无法满足所需条件。在这种情况下，请测量样品上的温度以确认实际速度，然后再得出结论。
八、结论
热冲击和温度变化是两种本质上不同的试验，其区别在于传热速率、循环次数和要评估的损伤机制。使用一个规则来排除另一个规则是置信度曲线中错误结论的常见来源。
要做三件事：选择法术前确定考核目标；记录所有五个参数（两个温度水平、传热速率、保留时间、循环次数、样品状态）；并测量样品的温度以证明试验按所述进行。
参考资料
- IEC 60068-2-14 — N 试验：温度变化（Na 和 Nb）。
- IEC 60068-1 — 一般规定和指南。
- IEC 60068-3-7 — 在负载温度室中进行测量。
- MIL-STD-810 — 环境试验方法（温度方法组）。
- 半导体元件和电子组件的行业标准（JESD 系列、IPC 系列）。
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