温度サイクル試験

温度サイクル試験とは
温度サイクル試験の目的について
温度サイクル試験の方法について
温度サイクル試験と熱衝撃試験の違いについて
温度サイクル試験に要する時間について
温度サイクル試験の加速係数
温度サイクル試験の寿命予測
神戸工業試験場の温度サイクル試験器
神戸工業試験場の温度サイクル試験の条件について
まとめ

温度サイクル試験とは

温度サイクル試験とは、製品の耐久性を確認するために行われる試験の一つで、使用する環境もしくはより過酷な環境を模擬し、高温と低温、さらには湿度を加えて繰り返す試験になります。JIS規格では、温度のみをサイクルする JIS C 60068-2-14や、温度と湿度をサイクルするC 60068-2-30、C 60068-2-38などがあります。

温度サイクル試験の目的について

例えば、電子製品や樹脂製品、めっき製品、接着剤、そして最近では多くの複合材などが試験対象となっています。これらを試験する理由は、材料特有の温度による膨張率・収縮率の違いによる不具合が発生するためです。
例えば、電子製品の場合は結露などによる動作不良、樹脂製品は膨張による割れ、めっき製品、接着剤では剥がれ、複合材では歪みなどが生じることがあります。これらの事象が起こるか、また起こったとしても製品の機能に影響を与えないかどうかを確認するための試験です。

温度サイクル試験の方法について

温度サイクル試験方法には大きく分けて2つの種類があります。1つ目は空気中で実施する試験で、上記JIS規格によるもので、試験槽内の温度や試料表面の温度により制御する試験になります。2つ目は液中で実施する試験で、大気中での温度サイクル試験よりも温度勾配は緩やかになりますが、実際に使用する液を用いて温度サイクル試験を行うことで、温度以外の要素を加えることにより製品にダメージを与えることができる試験になります。

温度サイクル試験と熱衝撃試験の違いについて

温度サイクル試験は、JIS 規格に示されている通り、電子製品の信頼性に影響を与える課題に対応するために開発された評価試験方法です。この試験では、温度変化が 15℃/分以下に規定されています。一方、熱衝撃試験は急激な温度変化を与える試験であり、短時間での比較に有効な評価試験方法ですが、使用環境よりも温度変化が過酷であるため、製品開発の初期段階で選択されることが多い試験です。

温度サイクル試験に要する時間について

温度サイクル試験に要する時間は様々です。その理由は、小さな製品の場合、試験温度に追従しやすく、1 サイクル当たりの時間が短くても影響が少ないことです。しかし、大きな製品の場合は温まりにくく冷めにくいため、製品表面や内部に熱電対を貼り付けたり、最高温度や最低温度を一定時間保持したり、温度変化をゆっくりするなどの対応が必要になるためです。

温度サイクル試験の加速係数

加速係数とは、試験環境（高温・低温の繰り返し）が実使用環境に対して、故障や劣化をどの程度加速させるかを示す指標です。一般的に、実使用環境よりも厳しい温度差や温度変化率を設定した試験を行い、その寿命データを実環境に換算することで算出します。これにより、数年間にわたる市場でのストレスを、短時間の試験でシミュレートすることが可能となります。