Temperaturzyklustest — IEC 60068-2-14 Nb / ISO 16750-4

Was ist Temperaturwechsel?

Beim Temperaturwechseltest wird die Probe eine definierte Anzahl von Malen zwischen hoher und niedriger Temperatur und einer kontrollierten Übergangsrate durchlaufen. Sie ist in IEC 60068-2-14 als Methode Nb definiert und beinhaltet einen langsameren Übergang als Thermoschock.

Zweck von Temperaturwechsel

Der Zweck besteht darin, Ermüdungserscheinungen aufzudecken, die durch wiederholte Temperaturänderungen in Verbindungen verursacht werden, bei denen Materialien mit unterschiedlichen Ausdehnungskoeffizienten kombiniert werden.

Bei welchen Produkten wird Temperaturwechsel angewendet?

Elektronische Platinen und Lötstellen
Kfz-Steuergeräte
Batteriemodule
LED-Beleuchtung
Stecker- und Kabelverbindungen

In welchen Branchen wird Temperaturwechsel eingesetzt?

ElektronikElektrischAutomobilVerteidigungLuft- und Raumfahrt

Normen zu Temperaturwechsel

IEC 60068-2-14Temperaturwechseltest prüfen
ISO 16750-4Umgebungsbedingungen in der elektrischen/elektronischen Ausrüstung von Fahrzeugen prüfen
MIL-STD-810 Method 503
JEDEC JESD22-A104

Prüfbedingungen für Temperaturwechsel

Temperaturbereich: In der Spezifikation definierte obere und untere Temperatur
Übergangsgeschwindigkeit: Geregelt nach IEC 60068-2-14 Nb, typischerweise 1–5 °C/min
Haltezeit: Zeit, damit sich die Probe bei jeder extremen Temperatur äquilibrieren kann
Anzahl der Zyklen: In der Spezifikation definiert (z. B. 100, 500, 1000 Zyklen)

Prüfgerät für Temperaturwechsel

Programmierbare Temperaturkammer
Mehrkanalige Temperaturaufzeichnung
Einrichtung einer Funktions- oder Widerstandsüberwachung
Datenprotokollierungssystem

Probenanforderungen für Temperaturwechsel

Die Probe muss mit freier Luftzirkulation in der Kammer platziert werden
Bei Lötstellen empfiehlt sich eine kontinuierliche Widerstandsüberwachung
Vor dem Test muss die Funktion überprüft werden
An kritischen Stellen müssen Thermoelemente angeschlossen werden

Dauer von Temperaturwechsel

Hängt von der Anzahl der Zyklen ab. Ein 500-Zyklen-Programm kann je nach Zyklusdauer mehrere Wochen dauern.

Ablauf von Temperaturwechsel

1Die Probe wird in die Kammer gegeben und die Überwachung wird eingerichtet.
2Das Zyklusprofil (Temperaturen, Übergangsrate, Verweilzeit) wird geladen.
3Es wird die definierte Anzahl an Zyklen durchlaufen.
4In definierten Zeitabständen wird eine zwischenzeitliche Funktionskontrolle durchgeführt.
5Am Ende des Programms erfolgt eine abschließende Funktionskontrolle und Sichtkontrolle.

Annahmekriterien für Temperaturwechsel

Das Akzeptanzkriterium ist in der Spezifikation definiert: Funktionskontinuität, kein Anstieg des Löt- oder Verbindungswiderstands über den definierten Grenzwert hinaus und keine Rissbildung.

Auswertung der Ergebnisse

Bei Verwendung einer kontinuierlichen Widerstandsüberwachung werden Unterbrechungsereignisse zusammen mit der Zyklenzahl aufgezeichnet. Bei Bedarf wird ein Querschnitt angefertigt, um Lotrisse zu untersuchen.

Prüfbericht zu Temperaturwechsel

Angewandter Standard und Methode
Temperaturbereich, Übergangsrate und Verweilzeit
Anzahl der Zyklen
Ergebnisse der Funktions-/Widerstandsüberwachung
Visuelle und ggf. metallografische Untersuchung

Akkreditierung

EUROLAB verfügt über eine international anerkannte Akkreditierung, die von Akkreditierungsstellen erhalten wurde, die Vertragspartei der multilateralen Anerkennungsvereinbarungen IAF und ILAC sind, gemäß ISO/IEC 17025 für Labortests, ISO/IEC 17020 für Inspektion und Überwachung sowie ISO/IEC 17021-1 und ISO/IEC 17065 für System- und Produktzertifizierung. Diese Kette stellt sicher, dass die ausgestellten Berichte und Zertifikate weltweit akzeptiert werden.

Ob dieser Test im akkreditierten Rahmen angeboten werden kann, hängt von Ihrem Produkt und der angewandten Norm ab; Da die Akkreditierung methodenbasiert erfolgt, wird der Umfang bereits im Angebotsstadium schriftlich bestätigt.

Geltungsbereich und Berechtigungen

Umwelt- und Klimaprüfung — Was umfasst dieser Prüfbereich?

Der folgende Abschnitt beschreibt das Gebiet, zu dem der Test Temperaturwechsel gehört; die Bedingungen und Abnahmekriterien dieses konkreten Tests stehen in den obigen Abschnitten. Der für Ihr Produkt spezifische Umfang wird schriftlich im Angebotsstadium festgelegt.

Umweltprüfungen zeigen, ob ein Produkt Umgebungseinflüssen wie Temperatur, Feuchte, Druck, Sonneneinstrahlung, Staub, Wasser und korrosiven Atmosphären standhält. Ziel ist nicht, das Produkt zu zerstören, sondern die Bedingungen, denen es über seine Lebensdauer begegnet, in BESCHLEUNIGTER Form vorwegzunehmen.

Prüfprofile werden aus der tatsächlichen Exposition des Produkts abgeleitet, und diese Ableitung ist die eigentliche ingenieurtechnische Arbeit dieses Bereichs. Ein in einem geschlossenen Büro betriebenes Gerät und eines auf einem Mast wird nicht mit demselben Profil geprüft. Die Reihe IEC 60068 definiert allgemeine Methoden, MIL-STD-810 militärische Profile, RTCA DO-160 Luftfahrtprofile und die Reihe ISO 16750 standortbasierte Automobilprofile. Eine ohne Profilauswahl durchgeführte Prüfung verursacht sowohl unnötige Kosten als auch falsches Vertrauen.

Temperaturprüfungen simulieren drei getrennte Phänomene, die alle unterschiedliche Ausfallarten erzeugen. Konstante hohe/niedrige Temperatur prüft, ob der Werkstoff bei dieser Temperatur funktionieren kann. Temperatur-ZYKLEN erzeugen Ermüdung an Fügestellen zwischen Werkstoffen mit unterschiedlichen Ausdehnungskoeffizienten — hier treten Lötrisse auf. Der Temperatur-SCHOCK verstärkt diesen Effekt durch einen abrupten Übergang.

Auch bei der Feuchteprüfung gibt es eine Unterscheidung. Konstante feuchte Wärme zeigt die Diffusion von Feuchtigkeit in den Werkstoff und ihre Wirkung auf die Isolationseigenschaften. Zyklische feuchte Wärme erzeugt Kondensation: Wassertropfen bilden sich auf der kühlenden Oberfläche, was weit aggressiver ist als trockene Feuchte. Wassereintritt in Gehäuse, erhöhter Kriechstrom und Korrosion treten meist im zyklischen Test auf.

Staub- und Wasserschutz ist ein eigener Arbeitsbereich und wird durch den IP-Code ausgedrückt. Wichtig ist hier, dass eine IP-Prüfung keine DAUERHAFTIGKEITSPRÜFUNG ist: Sie zeigt, dass unter definierten, kurzzeitigen Bedingungen Schutz besteht, nicht Widerstandsfähigkeit gegen dauerhaftes Eintauchen oder Hochdruckreinigung.

Der häufigste Fehler in dieser Familie ist es, ein Prüfergebnis direkt in eine LEBENSDAUERPROGNOSE zu übersetzen. Beschleunigte Prüfungen sind für Vergleich und Konstruktionsverifizierung ausgelegt; eine zuverlässige Umrechnung zwischen Kammerstunden und Feldjahren lässt sich nur mit einem werkstoffspezifischen, anhand von Felddaten kalibrierten Beschleunigungsmodell herstellen.

Die funktionale Überwachung bestimmt den Wert der Prüfung. Ein Produkt in einer Temperaturkammer zu halten und es danach einzuschalten, zeigt nicht, was WÄHREND der Prüfung geschah. Bei kritischen Anwendungen wird das Produkt während der gesamten Prüfung betrieben und seine Parameter überwacht; nur so lassen sich intermittierende Fehler erfassen, die auftreten und wieder verschwinden.

Methodengruppen in diesem Bereich

Temperatur
Trockene Wärme, Kälte, Temperaturwechsel und Temperaturschock; stationäre und zyklische Profile.
Luftfeuchtigkeit
Stationäre feuchte Wärme und zyklische feuchte Wärme; Zyklen mit Kondensation sind aggressiver.
Wasser und Staub
IP-Schutzprüfungen: Tropfwasser, Sprühwasser, Strahlwasser, Eintauchen und Staubdichtheit.
Strahlung und Alterung
Beschleunigte Alterung durch Xenonbogen und Leuchtstoff-UV, Sonneneinstrahlungssimulation.
Druck und Höhe
Unterdruck- (Höhen-) und Schnelldruckänderungsprüfungen.
Korrosive Atmosphäre
Salzsprühnebel, Mischgaskorrosion (Simulation industrieller Atmosphären), Schimmel- und Pilzprüfungen.

Häufig verwechselt in diesem Bereich

Die Prüfdauer lässt sich nicht in eine Feldlebensdauer umrechnen; eine Umrechnung ohne Beschleunigungsmodell ist irreführend.
Temperaturzyklen und stationäre Temperatur erzeugen unterschiedliche Fehlermodi; keines ersetzt das andere.
Wird das Produkt während der Prüfung nicht betrieben, bleiben intermittierende Fehler unsichtbar; die funktionale Überwachung bestimmt den Wert der Prüfung.
Der IP-Schutz ist kein Nachweis der Dauerhaftigkeit; er zeigt den Schutz unter definierten, kurzzeitigen Bedingungen.
Eine ohne Profilauswahl durchgeführte Prüfung erhöht sowohl die Kosten als auch vermittelt sie falsches Vertrauen.
Die Befestigungs- und Ausrichtungsanordnung beeinflusst das Ergebnis; der Bericht muss dies dokumentieren.

Welche Entscheidungen diese Ergebnisse unterstützen

Konstruktionsverifikation und Qualifizierung
Erklärung der Schutzklasse und des Betriebstemperaturbereichs
Nachstellung von Feldausfällen im Labor und Ursachenanalyse
Freigabe von Lieferantenkomponenten
Entscheidungen zu Garantiezeit und Lagerbedingungen

Häufige Fragen zu Temperaturwechsel

Was ist der Unterschied zwischen Temperaturwechsel und Thermoschock?

Beim Temperaturwechsel erfolgt der Übergang kontrolliert und langsam (IEC 60068-2-14 Nb). Beim Thermoschock wird die Probe in sehr kurzer Zeit zwischen zwei Kammern transportiert (Methode Na) und die Belastungen sind höher.

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