IEC 60068-2-1 低溫測試：方法、步驟與試驗箱要求

IEC 60068-2-1 是 IEC 60068 系列中的低溫部分。它定義了低溫試驗程序，用於評估元器件、設備和材料在低溫條件下的性能、可靠性及功能穩定性——無論產品是在低溫下儲存、運輸還是運行。

測試所確定的內容

該試驗確定產品能否在低溫下運行、耐受或儲存而不發生性能退化或失效。適用於汽車電子（ECU、感測器、電池系統）、航太與國防系統、半導體與 PCB 組件、工業控制系統以及消費與電信設備。

工程目標包括識別材料的脆性斷裂風險、評估電子設備的低溫啟動行為、檢測焊點與 PCB 應力失效、驗證潤滑與機械系統的穩定性，以及模擬寒冷氣候下的儲存與運輸。

兩種試驗方法

IEC 60068-2-1 定義了兩種主要方法。

試驗 Ab – 非散熱試樣的低溫試驗。 試樣在環境條件下放入試驗箱，溫度逐漸降至規定水平，試樣保持不通電。保持時間通常為 16 h 至 72 h，具體取決於要求。

試驗 Ad – 散熱試樣的低溫試驗。 試樣在溫度暴露期間通電運行，用於評估低溫應力下的實際工作狀態，要求試驗箱控制系統具備穩定的熱補償能力。

通用步驟

1. 在標準大氣條件下預處理（23 °C / 50 % RH）。
2. 放入低溫試驗箱。
3. 按規範降溫。
4. 穩定階段。
5. 暴露持續時間。
6. 在正常條件下恢復。
7. 功能驗證。

試驗箱要求

為滿足 IEC 60068-2-1，試驗箱必須達到以下限值：

• 溫度範圍 – 通常為工業級 −70 °C 至 +180 °C；最低能力根據應用可達 −40 °C 或更低。
• 溫度均勻度 – ≤ ±2.0 °C 為 IEC 典型要求；高等級實驗室要求 ±1.0 °C 或更優。
• 溫度波動度 – 穩態期間 ±0.5 °C 至 ±1.0 °C。
• 升降溫速率 – 受控降溫，除非另有規定否則不做衝擊，採用線性或步進控制曲線。
• 氣流 – 強制對流，佈置上避免冷風直接吹向試樣。
• 資料記錄 – 多通道溫度監測及符合 IEC 要求的可追溯性輸出。

低溫測試中的失效模式

• 熱收縮不匹配導致的 PCB 開裂
• 電池容量下降或內阻升高
• LCD 顯示螢幕響應遲緩或凍結
• 連接器因材料收縮而脫開
• 機械組件中潤滑劑凝固

這些結果可作為設計驗證與可靠性改進閉環的回饋。

IEC 60068-2-1 與 IEC 60068-2-14 的比較

IEC 60068-2-1 是穩態低溫暴露。IEC 60068-2-14 將工作擴展到溫度變化，產品在溫度之間移動，失效機理變為熱疲勞而非低溫極限。低溫試驗箱與溫度變化試驗箱的規格要求不同，因此應先確定方法。

選用哪種試驗箱

• 穩態溫度下的基礎低溫測試 → 高低溫濕熱試驗箱 ，覆蓋 −70 °C 至 +180 °C，具備穩定的低溫控制。
• 需要快速降溫或熱衝擊預處理的低溫測試 → 快速溫度變化試驗箱 。
• 溫度變化測試本身 → 參見 IEC 60068 系列概覽 。

請將所需的低溫溫度、保持時間、試樣尺寸以及工作或非工作狀態聯絡我們 。