IEC 60068-2-1 低温試験：方法、手順、試験槽の要件

IEC 60068-2-1 は IEC 60068 シリーズの低温部分です。低温条件下での部品、機器、材料の性能、信頼性、機能安定性を評価するために使用される低温試験手順を定義しています。製品が低温で保管、輸送、または動作される場合のいずれにも適用されます。

試験で判定する内容

この試験は、製品が低温で劣化や故障なく動作、耐過、または保管できるかを判定します。自動車電子機器（ECU、センサー、バッテリーシステム）、航空宇宙および防衛システム、半導体および PCB 組立品、産業制御システム、民生および通信機器に適用されます。

工学的な目的は、材料の脆性破壊リスクの特定、電子機器の低温起動挙動の評価、はんだ接合部および PCB の応力故障の検出、潤滑および機械システムの安定性の検証、寒冷気候における保管および輸送のシミュレーションです。

2 つの試験方法

IEC 60068-2-1 は 2 つの主要な方法を定義しています。

試験 Ab – 非発熱試験品の低温試験。 試験品は周囲環境条件で試験槽内に設置され、温度が規定のレベルまで徐々に低下し、試験品は通電されない状態で保持されます。保持時間は通常 16 h から 72 h で、要件によって異なります。

試験 Ad – 発熱試験品の低温試験。 試験品は温度曝露中に通電され、低温ストレス下での実際の動作条件を評価します。試験槽の制御システムには安定した熱補償が必要です。

一般的な手順

1. 標準大気条件（23 °C / 50 % RH）での前処理。
2. 低温試験槽への設置。
3. 規定温度への降温。
4. 安定化期間。
5. 曝露時間。
6. 通常条件での回復。
7. 機能検証。

試験槽の要件

IEC 60068-2-1 に適合するには、試験槽は以下の限界を維持する必要があります：

• 温度範囲 – 通常 −70 °C から +180 °C の産業グレード。用途に応じて最低能力は −40 °C 以下まで対応。
• 温度均一性 – IEC の一般的な要件として ≤ ±2.0 °C。先進的な試験室では ±1.0 °C 以上を要求。
• 温度安定性 – 定常状態で ±0.5 °C から ±1.0 °C。
• 昇降温速度 – 規定がない限り衝撃ではなく制御された冷却で、リニアまたはステップ制御プロファイル。
• 気流 – 強制対流方式で、試験品に直接冷風が当たらないように配置。
• データロギング – 多チャンネル温度監視と IEC 準拠のトレーサビリティ出力。

低温試験における故障モード

• 熱収縮のミスマッチによる PCB の割れ
• 電池容量の低下や内部抵抗の上昇
• LCD ディスプレイの応答遅延や凍結
• 材料の収縮によるコネクタの外れ
• 機械組立品における潤滑剤の固化

これらは設計検証および信頼性改善ループへのフィードバックとして使用されます。

IEC 60068-2-1 と IEC 60068-2-14 の比較

IEC 60068-2-1 は定常的な低温曝露です。IEC 60068-2-14 は温度変化に拡張したもので、製品を異なる温度間で移動させ、故障メカニズムは低温限界ではなく熱疲労となります。低温試験槽と温度変化試験槽は異なる仕様で規定されるため、まず方法を確定する必要があります。

どの試験槽を選ぶか

• 定常温度での基本的な低温試験 → 温湿度試験槽 （−70 °C から +180 °C、安定した低温制御）。
• 急速冷却や熱衝撃前処理が必要な低温試験 → 急速温度変化試験槽 。
• 温度変化試験そのもの → IEC 60068 シリーズ概要 を参照。

必要な低温、保持時間、試験品サイズ、動作条件または非動作条件をご連絡ください。お問い合わせ