IEC 60068-2-14:2023环境试验 第2-14部分:试验方法 试验N: 温度变化

一、IEC 60068-2-14:2023标准基本信息

• 标准名称: 环境试验 第2-14部分:试验 试验N:温度变化

• 标准号: IEC 60068-2-14:2023

• 发布机构: 国际电工委员会

• 发布日期: 2023年

• 实施状态: 现行有效(最新版本)

• 标准性质: 国际标准

• 标准类型: 基础环境试验方法标准

二、IEC 60068-2-14:2023适用范围与关键内容

• 适用范围:

• 本标准适用于在运输、贮存和使用过程中可能遭受温度变化的电工电子产品(包括元器件、设备及其他产品)。

• 它规定了在实验室内进行温度变化试验的标准化方法,以评估产品在温度快速或缓慢变化环境下的适应性。

• 关键内容概述:

• 本标准是一个具体的试验方法标准。它提供了几种不同的测试程序,用于模拟产品所经历的不同类型的温度变化条件。

• 其核心目的是评估温度变化对产品造成的机械应力和电气性能影响,例如由不同材料热膨胀系数不匹配导致的应力、开裂、焊点疲劳、接触不良等。

三、IEC 60068-2-14:2023配套与引用标准

• 配套标准:

• IEC 60068-1: 环境试验 第1部分:概述和指南。

• IEC 60068-2-1: 试验A:低温。

• IEC 60068-2-2: 试验B:高温。

• IEC 60068-2-33: 温湿度组合循环试验。

• 引用标准:

• 会引用到温度试验箱、测量系统的相关标准。

四、IEC 60068-2-14:2023主要技术内容与试验方法

标准主要包含以下几种试验方法:

1. 试验 Na: 规定转换时间的快速温度变化

• 高温温度 (T_A) 和低温温度 (T_B)

• 在极端温度下的保持时间 (t_1)

• 样品转换时间 (t_2),通常要求 ≤ 1 分钟

• 目的: 模拟产品从高温环境快速转移到低温环境(或反之)的情况,例如设备从温暖的室内转移到寒冷的室外。

• 特点: 转换时间非常短,通常依靠人力或机械手段将样品在两个独立的温度箱(一个高温,一个低温)之间快速转移。

• 关键参数:

2. 试验 Nb: 规定温度变化速率的温度变化

• 高温温度 (T_A) 和低温温度 (T_B)

• 温度变化速率 (例如, 1°C/min, 3°C/min, 5°C/min, 10°C/min 等)

• 在极端温度下的保持时间 (t_1)

• 循环次数

• 目的: 模拟环境温度以一定速率逐渐升高或降低的情况,例如昼夜温差、机载设备在爬升和下降过程中的温度变化。

• 特点: 在一个试验箱内完成,温度以线性的或预设的速率在高低温之间循环变化。

• 关键参数:

3. 试验 Nc: 两液槽法温度快速变化

• 高温液体温度 (T_A) 和低温液体温度 (T_B)

• 转换时间 (t_2),要求极短(如 ≤ 10 秒)

• 循环次数

• 目的: 提供一种极其严酷的快速热冲击试验,主要用于元器件或小型部件的筛选和质量一致性检验。

• 特点: 将样品在两个液体槽(一个高温液体,一个低温液体)之间快速转换。由于液体的热传导效率远高于空气,这种方法能产生极高的温度变化速率。

• 关键参数:

五、IEC 60068-2-14:2023重要性及应用

• 重要性:

• 暴露材料与结构缺陷: 能有效发现因不同材料热膨胀/冷缩不匹配导致的开裂、脱层、密封失效等问题。

• 评估焊点与连接可靠性: 温度循环是导致焊点疲劳断裂的主要原因,此项测试是评估电子组装质量的关键。

• 验证产品对使用环境的适应性: 对于汽车电子、户外设备、航空航天设备等,温度变化是常态,必须验证其在此条件下的可靠性。

• 应用场景:

• 汽车电子(经历日夜和季节温差,以及车内外的快速温差)。

• 航空航天设备(经历地面与高空的巨大温差)。

• 户外通信设备。

• 所有包含不同材料组装而成的电子元器件和组件。

六、IEC 60068-2-14:2023实施中的注意事项

1. 试验类型的选择: 必须根据产品的实际使用和运输条件来选择合适的试验类型(Na, Nb 或 Nc)。例如,Na模拟快速转移,Nb模拟渐变环境,Nc用于最严酷的组件筛选。

2. 温度变化速率: 对于试验Nb,需明确测量的是箱内空气温度变化速率还是样品表面的温度变化速率,两者可能差异很大。

3. 样品工作状态: 需明确规定试验期间样品是否通电工作并进行性能监测。

4. 恢复: 试验结束后,通常需要在标准大气条件下进行恢复,使样品达到温度稳定后再进行最终检测。

5. 与稳态温湿度试验的区别: 本试验关注温度变化的动态过程及其产生的应力,而高温/低温试验(如IEC 60068-2-1/2)主要关注在恒定温度下的性能。

七、总结

IEC 60068-2-14:2023 是评估电工电子产品耐温度变化能力的权威试验方法标准。它通过模拟从渐变到剧变的各种温度场景,为验证产品的结构完整性、材料兼容性和长期可靠性提供了科学且全面的方法。该标准是产品,特别是那些应用于温差显著或存在热冲击风险环境的产品,在研发和鉴定过程中至关重要的验证环节。正确理解和应用本标准的不同试验程序,对于精准评估产品在实际环境中的表现、提升产品质量和可靠性具有决定性意义。

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