隨著新能源汽車、智能駕駛和車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的飛速發(fā)展，汽車電子系統(tǒng)的復(fù)雜性和集成度不斷提升。這些電子元器件長期工作在劇烈變化的溫度環(huán)境中——從極寒冬季的-40℃到夏季發(fā)動機(jī)艙內(nèi)超過+125℃的高溫，極易因熱脹冷縮引發(fā)材料疲勞、焊點(diǎn)開裂、連接失效等可靠性問題。
為驗(yàn)證汽車電子產(chǎn)品在極端溫度循環(huán)下的耐久性，我國采用國家標(biāo)準(zhǔn) GB/T 2423.22《環(huán)境試驗(yàn) 第2部分：試驗(yàn)方法 試驗(yàn)N：溫度變化》（等效于國際標(biāo)準(zhǔn) IEC 60068-2-14），作為汽車電子領(lǐng)域冷熱沖擊試驗(yàn)的核心依據(jù)。
本文將深入解讀該標(biāo)準(zhǔn)在汽車電子行業(yè)的應(yīng)用，涵蓋試驗(yàn)原理、參數(shù)設(shè)置、測試流程、判定標(biāo)準(zhǔn)及實(shí)際案例，助力企業(yè)提升產(chǎn)品可靠性。
什么是冷熱沖擊試驗(yàn)？
冷熱沖擊試驗(yàn)（Thermal Shock Test），又稱溫度循環(huán)試驗(yàn)（Temperature Cycling Test），是通過將樣品在兩個極端溫度箱（高溫區(qū)與低溫區(qū)）之間快速切換，模擬產(chǎn)品在實(shí)際使用中經(jīng)歷的劇烈溫度變化過程。
與“溫度循環(huán)”（Temperature Cycling）相比，冷熱沖擊更強(qiáng)調(diào)“快速轉(zhuǎn)移”，通常要求在數(shù)秒內(nèi)完成轉(zhuǎn)移，以產(chǎn)生最大的熱應(yīng)力。
為什么汽車電子必須做冷熱沖擊試驗(yàn)？
汽車電子面臨獨(dú)特的環(huán)境挑戰(zhàn)：
在這些條件下，不同材料（如硅芯片、銅引線、環(huán)氧塑封料、PCB基板）的熱膨脹系數(shù)（CTE）不同，反復(fù)熱脹冷縮會導(dǎo)致：
焊點(diǎn)疲勞開裂（BGA、SMT）
塑封料與芯片界面分層
金屬引線斷裂
PCB微裂紋
功能（間歇性故障）
冷熱沖擊試驗(yàn)正是為了在產(chǎn)品上市前加速暴露這些潛在缺陷。
試驗(yàn)設(shè)備要求
冷熱沖擊試驗(yàn)需使用雙溫區(qū)冷熱沖擊試驗(yàn)箱（Two-Chamber Thermal Shock Chamber），主要結(jié)構(gòu)包括：
高溫區(qū)：電加熱系統(tǒng)，最高可達(dá)+200℃
低溫區(qū)：壓縮機(jī)制冷或液氮制冷，最低可達(dá)-80℃
樣品轉(zhuǎn)移裝置：機(jī)械臂或升降平臺，實(shí)現(xiàn)≤1分鐘快速切換
溫度監(jiān)控系統(tǒng)：實(shí)時記錄樣品表面或關(guān)鍵點(diǎn)溫度
可選功能：通電監(jiān)測（In-situ Bias）、數(shù)據(jù)記錄
試驗(yàn)流程
樣品準(zhǔn)備
選取代表性樣品（通常5~10個）
進(jìn)行初始電性能測試（功能、參數(shù)、絕緣）
安裝與接線
固定樣品于樣品架
若需通電測試，連接測試線（使用耐高低溫導(dǎo)線）
參數(shù)設(shè)置
設(shè)定T1、T2、駐留時間、循環(huán)次數(shù)
啟動設(shè)備，預(yù)熱/預(yù)冷
開始試驗(yàn)
自動循環(huán)：低溫駐留 → 快速轉(zhuǎn)移 → 高溫駐留 → 快速返回
可選：在高溫或低溫端進(jìn)行功能檢測
試驗(yàn)結(jié)束
恢復(fù)至23℃±5℃，穩(wěn)定2小時
進(jìn)行最終電性能測試
外觀檢查、X-ray、SAT（超聲掃描）等失效分析
結(jié)果判定
試驗(yàn)通過的標(biāo)準(zhǔn)通常包括：
功能正常：通電后各項(xiàng)功能符合規(guī)格書要求
無開路/短路：關(guān)鍵信號無異常
無物理損傷：無裂紋、變形、脫層
參數(shù)漂移在允許范圍內(nèi)
可焊性良好（如需返修）
若任一樣品在試驗(yàn)過程中或結(jié)束后失效，則判定為不合格，需進(jìn)行根本原因分析（RCA）。