IEC 60068-2-1: Vollständiger Leitfaden für die Kälteprüfung von Bauteilen

Die Norm IEC 60068-2-1 , bekannt als Test A (Kälteprüfung) , definiert Verfahren zur Prüfung der Kältebeständigkeit und Funktionsfähigkeit von Bauteilen, Geräten und Materialien. Von der Qualifizierung von Halbleitern bei -65 °C bis hin zur Prüfung von Geräten für arktische Umgebungen ist diese Norm die internationale Referenz für Kälteprüfungen.

In diesem Leitfaden analysieren wir die drei Testvarianten, die erforderlichen Bedingungen und die FDM-Thermostatkammern, die entwickelt wurden, um diese Bereiche präzise zu erreichen.

Was ist IEC 60068-2-1 und was wird damit geprüft?

Niedrige Temperaturen können ein elektronisches Gerät auf vielfältige Weise beeinträchtigen: erhöhte Viskosität von Schmierstoffen, Versprödung von Kunststoffen und Dichtungen, Veränderungen der elektrischen Eigenschaften von Halbleitern, unterschiedliche Kontraktion zwischen Materialien mit unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten.

IEC 60068-2-1 dient der Überprüfung, ob das Produkt:

• beständig gegen niedrige Temperaturen (keine Rissbildung, Verformung oder Bruch)
• Funktioniert auch im kalten Zustand einwandfrei (bei dissipativen Varianten).
• Die Leistungsfähigkeit wird nach Rückkehr zur Raumtemperatur

Die drei Varianten von Test A

Variante Ab — Nicht-dissipative Kälte (Probe aus)

Die Probe wird während der Kälteexposition nicht mit Strom versorgt . Mechanische und strukturelle Auswirkungen werden bewertet: Risse, Delamination, bleibende Verformungen und Verlust der Dichtungsdichtheit.

Verfahren:

1. Die Probe wird mit einer Temperaturgradientenrate von höchstens 1°C/min auf die Prüftemperatur gebracht (sofern nicht anders angegeben)
2. Es hält die Temperatur für die angegebene Dauer (von 2 bis 96 Stunden) aufrecht
3. Die Probe wird wieder auf Raumtemperatur gebracht
4. Wir warten auf eine Stabilisierung und führen Funktions- und Sichtprüfungen durch

Variante Anzeige — Dissipative Kälte (aktivierte Probe)

Das Prüfobjekt ist mit Strom versorgt und betriebsbereit . Die Eigenerwärmung des Geräts wird berücksichtigt: Die Kammer muss die entstehende Wärme kompensieren, um die Umgebungslufttemperatur auf dem vorgegebenen Wert zu halten.

Typische Anwendungen: Überprüfung der korrekten Funktion von Kfz-Steuergeräten bei -40°C, Kaltstarttests von Motorsteuergeräten, Überprüfung von Anzeigen und Sensoren im Freien.

Variante Ae – Kalt mit allmählicher Variation

Ähnlich dem Ab, jedoch mit einem kontrollierten und spezifischen Temperaturgradienten zur Simulation realer Kühlbedingungen. Die Änderungsrate ist in der Produktspezifikation definiert.

Testbedingungen und Schweregrad

Erforderliche Toleranzen: ±2°C bei der Prüftemperatur, gemessen in der die Probe umgebenden Luft (nicht auf der Probenoberfläche).

Anwendungsbereiche

• Elektronik und Halbleiter: Bauteilqualifizierung gemäß JEDEC (JESD22-A119) und AEC-Q100 für die Automobilindustrie
• Luft- und Raumfahrt/Verteidigung: Ergänzend zu MIL-STD-810 Methode 502 für Kaltprüfungen von Ausrüstung
• Telekommunikation: Antennen, Basisstationen und Außengeräte in nordischen Klimazonen
• Batterien: Überprüfung der Leistungsfähigkeit von Lithium-Ionen-Zellen bei niedrigen Temperaturen (Kapazität, Innenwiderstand)
• Medizin: Tragbare und Notfallgeräte, die unter extremen Bedingungen funktionieren müssen.

IEC 60068-2-1 FDM-Kälteprüfkammern

FDM Environment Makers bietet Unterdruckkammern an, die für alle gängigen Klimabedingungen geeignet sind:

Die Klimakammern T-PRO und FDM erreichen -70 °C und übertreffen damit die maximale Normvorgabe von -65 °C deutlich. Mit der programmierbaren Steuerung lassen sich Kühlrampen einstellen, die den Produktspezifikationen entsprechen.

Erfahren Sie mehr: Entdecken Sie unsere Tieftemperatur-Batterietestkammerentwickelt und hergestellt wurde Environment Makers.

Häufig gestellte Fragen zu IEC 60068-2-1

Worin besteht der Unterschied zwischen IEC 60068-2-1 und EN 60068-2-1?

Es gibt keine technischen Unterschiede. EN 60068-2-1 ist die europäische Fassung der IEC-Norm und wurde von CENELEC unverändert übernommen. Die Anforderungen und Verfahren sind identisch.

Kann ich dieselbe Kammer für Kälte- und Wärmetests verwenden?

Ja. FDM-Klimakammern mit einem Bereich von -70 °C bis +180 °C decken sowohl IEC 60068-2-1 (Kälte) als auch IEC 60068-2-2 (Trockenhitze) ab, sodass beide Prüfungen mit einer einzigen Kammer durchgeführt werden können.

Wie wird die Temperatur während des Tests gemessen?

Die Norm schreibt vor, dass die Temperatur in der die Probe umgebenden Luft und nicht an ihrer Oberfläche gemessen wird. FDM-Kammern sind mit kalibrierten PT100-Sensoren im Arbeitsvolumen ausgestattet. Bei dissipativen Proben (Variante Ad) muss sichergestellt werden, dass die Eigenerwärmung die Lufttemperatur nicht über die Toleranzgrenzen hinaus verändert.

Referenzstandards

• IEC 60068-2-1 — Umweltprüfung – Teil 2-1: Prüfungen – Prüfung A: Kälte. Referenznorm für Kälteprüfungen von nichtdissipativen (Prüfung Ab) und dissipativen (Prüfung Ad) Bauteilen bei typischen Temperaturen von -10 °C bis -65 °C.
• IEC 60068-2-14 — Test N: Temperaturwechsel. Ergänzend zu Test A, wenn das Profil schnelle Übergänge zu kalten Bedingungen erfordert.
• IEC 60068-3-1 – Begleitende Dokumentation und Leitlinien – Kälte- und Trockenhitzeprüfungen. Anwendungshinweise für die korrekte Auswahl des Ab/Ad-Verfahrens und der Konditionierungsdauer (typischerweise 2, 16, 72 oder 96 Stunden).
• MIL-STD-810H Methode 502.7 — Tieftemperatur. US-Militärmethode für Lagerungstests (-46 °C / -33 °C) und Betriebstests (-32 °C / -21 °C) von Land-, Marine- und Flugzeugausrüstung.
• JESD22-A119 – Lagerfähigkeit bei niedrigen Temperaturen. JEDEC-Standard für die Zuverlässigkeitsqualifizierung von Tieftemperatur-Halbleitern.
• ISO 16750-4 – Straßenfahrzeuge – Klimatische Belastungen. Verweist auf IEC 60068-2-1 für die Qualifizierung von Automobilbauteilen mit den Schweregraden -40 °C / -30 °C / -20 °C.
• ETSI EN 300 019-2-1 — Umweltprüfungen für Telekommunikationsgeräte – Lagerung. Wendet IEC 60068-2-1 mit spezifischen Profilen für TLC-Geräte (Klassen T1.1, T1.2, T1.3) an.

Autoritative Quellen

• IEC – Internationale Elektrotechnische Kommission. Veröffentlicht die weltweit anerkannte Normenreihe IEC 60068 für Klimaprüfungen.
• ACCREDIA. Akkreditiert italienische Labore für IEC 60068-2-1-Prüfungen gemäß ISO/IEC 17025.
• ILACgewährleistet die internationale Anerkennung von Prüfzertifikaten.
• JEDECveröffentlicht JESD22-A119 und Qualifizierungsverfahren für die Lagerung von Halbleitern bei niedrigen Temperaturen.