冷熱衝擊試驗箱（Thermal Shock Chamber, TSC）通過“驟冷驟熱”方式，在數十秒內使試品經曆大（dà）於70 K的溫差，用以暴露由熱脹冷縮引起的材料不匹配、焊（hàn）接微裂紋、密封（fēng）失效等潛在（zài）缺陷（xiàn）。依據結構特征，市場主流產品可劃分為：
兩廂提籃式（Two-zone, Basket Type）
高溫區與低溫區水平或上下布置，試品置於金屬提籃，通過氣缸或伺服電機在≤10 s內完成區間（jiān）轉（zhuǎn）移。
三（sān）廂靜置式（Three-zone, Static Type）
增設常溫測試區，利用高溫區與低溫區的預冷熱空氣，經高（gāo）速風閥切換導入測試區，試品全程靜止，免除機械移動。
二、作業原（yuán）理與關鍵參（cān）數
溫度躍遷時間（jiān）（Transition Time）
定義為從設定高溫（如+150 ℃）到設定低（dī）溫（如−65 ℃）或反（fǎn）向的轉換（huàn）耗時。兩廂式因直接轉移，通常≤30 s；三廂（xiāng）式依賴風量與閥門響應，典型值為30–60 s。
恢複（fù）時（shí）間（Recovery Time）
指試品中心點溫度重新進入公差帶（±2 K）所需時長，直接決定試驗節（jiē）拍。優質設備可在提籃到位後≤3 min完成恢複。
熱負荷匹配（Heat Load Match）
試（shì）品發熱功率（如（rú）PCBA帶載老化）若大於試驗區除熱能力，將導致最低（dī）溫度“抬升”，造（zào）成偽失效。選型（xíng）時（shí）應提供最大發熱（rè）量、質量、比熱容等數據，由廠商進（jìn）行熱平衡計算。
風速與紊流度
依據IEC 60068-3-5，試驗區風速建議3–5 m/s，過高易致細小元件移位，過低則降（jiàng）低熱交換效率。
三、兩（liǎng）廂式與三廂式對比分析
維度 兩廂（xiāng）提籃式 三廂靜置式
溫度衝擊強度 高（gāo）（直（zhí）接浸入式傳熱） 中等（氣流交換，存在邊界層）
試品尺寸適應（yīng）性（xìng） 受提籃與動密封限製（zhì），適合≤30 kg 測試區容積可定製至2 m³以上
移動風險 存在機械衝擊、線纜纏繞可能 無移動部件，適合帶線（xiàn）束產（chǎn）品
節能性 低溫區連續運行，能（néng）耗高 可啟用（yòng）“蓄能模式（shì）”，低功耗待機
維護複雜度 提籃導軌、密封條磨損需定期更換 風閥軸承、加熱器繼電器（qì）為易損件
標準符合性（xìng） 滿足MIL-STD-202G、GB/T 2423.22 同（tóng）樣滿足，但需注明“氣流式（shì）”方法
四、典型作業流程（以（yǐ）兩廂式為例）
前處理
1.1 核查冷媒壓力（R404A高壓側（cè）1.5–2.0 MPa，R23高（gāo）壓（yā）側2.5–3.2 MPa）；
1.2 校驗溫度傳感器（九點布點，最大偏差（chà）≤±1.5 K）；
1.3 記錄試品質（zhì）量（liàng）、發（fā）熱量、易燃等級（IEC 60721-3-0）。
裝載
2.1 試（shì）品（pǐn）間距≥5 cm，防止氣流死角；
2.2 帶連接器產品時，線纜經（jīng）頂部走線槽垂直引出，避免提籃運動拉拽。
程序設定
3.1 常用（yòng）循環：+125 ℃（30 min）↔−55 ℃（30 min），循環100次；
3.2 溫度過衝容忍（rěn）度設定為2 K，超出即暫停並記錄。
運行監控
4.1 PLC實時比對提（tí）籃位置與（yǔ）風門狀態，出現“風門未關到位”立即回溫保護；
4.2 每循環第（dì）10次追加拍照（zhào）（箱內攝像頭（tóu）），觀察結霜、凝露（lù）位置（zhì）。
後處理
5.1 循環結束（shù）後30 min方可開（kāi）門，防止驟吸濕空氣結露；
5.2 試品在23 ℃/50 % RH環境靜置2 h，再做電性能測試。
五、行業應用範（fàn）式
半導體封裝（zhuāng）
要求−65 ℃↔+150 ℃、轉換<20 s，用於考核Flip-Chip底部填充膠裂紋擴展。
新能源汽車電池模組
采用三廂式，測試區尺寸1200 mm×800 mm×800 mm，循環−40 ℃↔+85 ℃，500次後（hòu）絕緣（yuán）電阻下降≤10 %。
航天電連接器
依據GJB 1217A-2009，需（xū）在高（gāo）真（zhēn）空前級先做100次冷熱衝（chōng）擊，以剔除玻璃絕（jué）緣子微裂紋。
光學透鏡（jìng）組
要（yào）求溫度變化過程透鏡不位移，采用三廂式低風速（1 m/s）模（mó）式，避（bì）免氣動擾動。
六、選型與（yǔ）布設要點
冷卻方式
風冷型適用於試驗室空（kōng）調環境溫度≤28 ℃、通風量≥10 m³/min；水（shuǐ）冷型對水溫要求5–30 ℃、壓力0.2–0.4 MPa，需配閉式冷卻塔。
樓板承重
大型三廂式整機質量可達4 t，需核算（suàn）樓板動載係數；提籃式因衝擊載荷，需獨立防震墊。
排氣與新風
低溫（wēn）區化霜時瞬時排出大量冷（lěng）濕空氣，應接（jiē）Φ200 mm不鏽鋼排風管，出口速度≥8 m/s，防止下沉“霧池”。
維護通道
後側距（jù）牆≥1.2 m，便於（yú）冷凝（níng）器清洗；頂部加（jiā）熱器更換空間≥0.8 m。
七（qī）、失效案例與改（gǎi）進啟示
案例：某航空繼電器（qì）在三廂式設（shè）備中100次循環後出現接觸電阻漂移。
根因：測試區風閥密（mì）封條老化，導致高溫段熱氣滲入低（dī）溫（wēn）段，實際最低溫度僅達−48 ℃，未形成設計溫差。
改（gǎi）進：將（jiāng）三元乙丙密封條更換為氟橡膠，並追（zhuī）加風（fēng）閥關閉力矩（jǔ）監測（≤5°偏差報警）。
冷熱衝擊（jī）試驗箱並非（fēi）簡單的“溫度過山車”，而是（shì）集熱力學、流體力學、材料（liào）學於一體的精密設備。正確（què）理解兩廂式（shì）與三（sān）廂式的技術邊界，科學製定作業參數，嚴格執（zhí）行全生命周（zhōu）期管理，方能使其在研發篩選、質量驗證、失（shī）效分析（xī）等環節發揮最大價值，最終實現（xiàn）“早發現、早改進、早（zǎo）受益”的質量目標。
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