高低溫度循環測試(Storage)的目的

貨品在完成生產后通常要經由各種不同的管道(船運、空運及陸運)來運送到客戶的手中，依據客戶路途的遠近與運送的狀況，PCBA產品可能會經歷各種劇烈的高低溫差異，比如說貨柜在夏天白日的日曬溫度可能上升到70°C，而冬天的夜晚溫度也可能低到零下-40°C，所以我們必須要預先測試我們的PCBA產品，以確保其至少可以耐得住這樣的運送環境，才能在客戶收到我們的PCBA產品后還可以使用。
 

更甚者，有些零組件對這樣的極限溫度非常地敏感，有可能因為應力的引起而降低了PCBA產品的功能。這是非常重要的事情，為了觀察并確保我們的PCBA產品在各種不同的極限溫度影響之下仍然可以繼續運作，因此必須要依據一定的邏輯順序來執行環境測試。

（PCBA產品放置至于環境測試機(Environmental Chamber)內執行功能測試時，最好可以設計成PCBA產品開機就可以自動測試并且紀錄時間，這樣就不用傷腦筋是否要在開啟還經測試機來執行PCBA產品測試了。）

 

一般的溫度循環通常以下列的溫度順序來作為一個循環：

常溫→低溫→低溫停留→高溫→高溫停留→常溫

執行溫度循環試驗之嚴厲度系以高/低溫度范圍、停留時間以及循環次數來決定。通常這類的溫度循環測試目的在模擬PCBA產品運送過程中的溫度變化，試驗中僅規定溫度而未規定濕度，以個人經驗顯示，一般PCBA產品對此類溫度循環測試通常不會出現太大的品質問題，較容易出現問題試驗的通常出現在高溫+高濕的環境測試(Humidity test)，以及冷熱衝擊試驗(Thermal Impact test)。

 

本文所敘述的條件及溫度/時間范例僅供參考，使用者可以參考此范例再根據自己的PCBA產品特性來做出調整。

1. 參考條件(Reference Conditions)

開始溫度循環測試之前需要在室溫環境下先執行PCBA產品的全功能測試，以確定PCBA產品在測試前沒有任何功能上的問題，這個測試可以選擇在環境測試機（Chamber）內或是一定條件（溫度在 +25°C±5°C 且濕度在 50%RH±10%）的大氣環境下執行。

 

環境測試機的溫度改變率（rate of temperature change，△t）必須要慎加選擇，其△t 的基本要求是每小時至少20°C，也就是每3分鐘的溫度上升或下降至少需要達到1°C。原則上所有的環境測試步驟都必須要等度溫度穩定下來以后，PCBA產品才能開始執行功能測試并紀錄狀況。不過，當溫度循環從「4. 低溫環境操作測試」轉變到「5. 高溫環境操作測試」步驟時不算在內，也就是說這個步驟可以不需要等到PCBA產品內部溫度穩定下來就可以開始執行其功能測試了。

 

這個高低溫度環境測試有部份步驟需要用到電源以啟動被測試的PCBA產品，所以選用環境測試機臺的時候，應該選用可以程式控制開關的額外電源，以利測試的順利進行。

 

2. 低溫環境操作測試（Low Temperature Operating Test）

在這個步驟，所有的PCBA產品都需要開機執行功能測試。

將待測PCBA產品的電源打開，并且開始將環境測試機從室溫降低到「低溫環境操作」時的規定溫度，執行PCBA產品功能測試時可以在溫度變換過程中的任何時間開始，這個階段的最后一次PCBA產品功能測試必須要在PCBA產品放置于「低溫環境操作」下4個小時后執行。

Note 1. 當PCBA產品使用軟體來自動測試的時候，必須在PCBA產品開啟電源后盡可能地自動執行所有的功能測試。

Note 2. 如果PCBA產品有使用耗材，測試的時候必須要包含這些耗材，而且耗材也必須達到規定的環境測試溫度后才可以開始進行功能測試，正式測試的時候不需要使用到耗材。

 

3. 低溫環境儲存（Low Temperature Storage Test）

當執行完「低溫環境操作」步驟之后，關掉PCBA產品的電源，并且開始下降環境溫度到規定的「低溫儲存非操作極限環境」，PCBA產品必須要靜置在這個溫度下4個小時，或是等到PCBA產品內的溫度穩定下來，哪一個時間比較長者就采用比較長者，這時候PCBA產品的電源是關閉的。然后回到環境溫度到「低溫環境操作測試」。

 

4. 低溫環境操作測試（Low Temperature Operating Test）

當環境溫度達到規定的「低溫環境操作」后，PCBA產品應該要再重新開啟電源，等到規定的暖機時間到了之后就必須開始執行PCBA產品的功能測試。除非得到客戶的許可之外，否則等級為A1、A2、B1的PCBA產品必須在通電5分鐘之內馬上可以運作，而不應該等待暖機時間。等級為B2、C1、C2的PCBA產品，如果沒有規定暖機時間，則使用15分鐘為暖機時間上限。這個測試步驟將可以作為PCBA產品冷開機的時間參考。

如果PCBA產品有電壓范圍的要求時，選用規定的最小值來作為PCBA產品電源開啟時的暖機及功能測試電壓。對于某些可以手動調整電壓范圍的PCBA產品，原則上在全程高低溫度循環測試時只要使用一種電壓范圍就可以了（因為環境測試機不應該在測試期間被打開）。

在這個測試階段的最后一次PCBA產品功能測試必須等到PCBA產品放置于「低溫環境操作」下4個小時后執行。

 

5. 高溫環境操作測試（High Temperature Operating Test）

根據上面的溫度曲線圖表，這個步驟的PCBA產品應該還是是開著電源的，而環境溫度則正在從規定的「低溫環境操作」上升到「高溫環境操作」的過程中，這時候的PCBA產品應該要續執行其功能測試。

在這個階段其最后一次的PCBA產品功能測試必須等到PCBA產品放置于「高溫環境操作」下4個小時后執行。

 

6. 高溫環境儲存（High Temperature Storage Test）

當執行完「高溫環境操作」步驟之后，關掉PCBA產品的電源，并且開始升高環境溫度到規定的「高溫儲存非操作極限環境」，PCBA產品必須要靜置在這個溫度下4個小時，或是等到PCBA產品內的溫度穩定下來，哪一個時間比較長者就采用比較長者。

 

7. 高溫環境持續操作測試（High Temperature Heat Run Test）

回復環境溫度到「高溫環境操作」，等到PCBA產品的熱效應穩定之后才開啟PCBA產品電源，并持續這樣的環境至少24小時，在這個期間至少要執行4次以上的電源開關機循環測試(Power Cycling test)。如果PCBA產品有規定電壓范圍的要求時，選用規定的最大值來作為PCBA產品電源開啟時的功能測試電壓。這個極限最大電壓應該與「4. 低溫環境操作測試」章節所使用的電壓范圍相同。

PCBA產品的效能量測應該在「高溫環境持續操作測試」步驟一開始或是做完24小時之后執行，在這段期間PCBA產品應該使用自動測試程式持續運作至少24小時。PCBA產品在所有的測試期間不允許有失效出現。

 

8. 高溫環境持續操作測試（Final Temperature Inspection）

將環境經溫度從規定的「高溫環境操作」下降到室溫，當PCBA產品回復到正常溫度之后檢查并測試PCBA產品有無異狀，這時候PCBA產品的電源應該還是開著的，而且持續執行PCBA產品的自動程式運作至少24小時，直到PCBA產品完全回復到室溫的狀態。PCBA產品在所有的測試期間不允許有失效出現。

確認PCBA產品回復到室溫并確定所有的功能測試都正常之后，移除PCBA產品的外殼并檢查其組裝有無結構性變形或是任何因為過熱而引起的異?，F象。