IEC 60068-2-1: Guida Completa alla Prova di Freddo per Componenti

La norma IEC 60068-2-1, nota come Prova A (Cold test), definisce le procedure per verificare la capacità di componenti, equipaggiamenti e materiali di resistere e funzionare a basse temperature. Dalla qualifica di semiconduttori a -65°C ai test su apparecchiature per ambienti artici, questa norma è il riferimento internazionale per le prove di freddo.

In questa guida analizziamo le tre varianti della prova, le condizioni richieste e le camere termostatiche FDM progettate per raggiungere questi range con precisione.

Cos’è la IEC 60068-2-1 e cosa verifica

Le basse temperature possono compromettere un dispositivo elettronico in molti modi: aumento della viscosità di lubrificanti, fragilizzazione di plastiche e guarnizioni, variazione delle caratteristiche elettriche dei semiconduttori, contrazione differenziale tra materiali con diverso coefficiente di dilatazione termica.

La IEC 60068-2-1 serve a verificare che il prodotto:

• Sopravviva meccanicamente alle basse temperature (nessuna cricca, deformazione o rottura)
• Funzioni correttamente quando alimentato al freddo (per le varianti dissipative)
• Recuperi le prestazioni dopo il ritorno a temperatura ambiente

Le tre varianti della Prova A

Variante Ab — Freddo non dissipativo (campione spento)

Il campione non è alimentato durante l’esposizione al freddo. Si valutano gli effetti meccanici e strutturali: cricche, delaminazioni, deformazioni permanenti, perdita di tenuta delle sigillature.

Procedura:

1. Il campione viene portato alla temperatura di prova con un gradiente non superiore a 1°C/min (salvo diversa specifica)
2. Si mantiene la temperatura per la durata specificata (da 2 a 96 ore)
3. Si riporta il campione a temperatura ambiente
4. Si attende la stabilizzazione e si eseguono le verifiche funzionali e visive

Variante Ad — Freddo dissipativo (campione alimentato)

Il campione è alimentato e funzionante durante la prova. L’auto-riscaldamento del dispositivo viene considerato: la camera deve compensare il calore generato per mantenere la temperatura dell’aria circostante al valore specificato.

Applicazioni tipiche: verifica del corretto funzionamento di ECU automotive a -40°C, test di avviamento a freddo di centraline motore, verifica di display e sensori in ambienti esterni.

Variante Ae — Freddo con variazione graduale

Simile alla Ab, ma con un gradiente di temperatura controllato e specifico per simulare condizioni reali di raffreddamento. Il tasso di variazione viene definito nella specifica di prodotto.

Condizioni di prova e severità

Tolleranze richieste: ±2°C sulla temperatura di prova, misurata nell’aria circostante il campione (non sulla superficie del campione).

Settori di applicazione

• Elettronica e semiconduttori: qualifica di componenti secondo JEDEC (JESD22-A119) e AEC-Q100 per automotive
• Aerospaziale e difesa: complementare a MIL-STD-810 metodo 502 per prove di freddo su equipaggiamenti
• Telecomunicazioni: antenne, stazioni base e apparati outdoor in climi nordici
• Batterie: verifica delle prestazioni di celle litio-ione alle basse temperature (capacità, resistenza interna)
• Medicale: dispositivi portatili e di emergenza che devono funzionare in condizioni estreme

Le camere FDM per prove di freddo IEC 60068-2-1

FDM Environment Makers offre camere con range negativo adatto a tutte le severità della norma:

Le camere T-PRO e Ambientale FDM raggiungono -70°C, coprendo con margine anche la severità massima (-65°C) della norma. Il controller programmabile consente di impostare rampe di raffreddamento conformi ai requisiti della specifica di prodotto.

Approfondisci: scopri la nostra camera per test su batterie a basse temperature, progettata e prodotta da FDM Environment Makers.

Domande Frequenti sulla IEC 60068-2-1

Qual è la differenza tra IEC 60068-2-1 e EN 60068-2-1?

Nessuna differenza tecnica. La EN 60068-2-1 è la versione europea della norma IEC, adottata identica dal CENELEC. I requisiti e le procedure sono gli stessi.

Posso usare la stessa camera per la prova di freddo e di caldo?

Sì. Le camere ambientali FDM con range -70°C / +180°C coprono sia la IEC 60068-2-1 (freddo) che la IEC 60068-2-2 (caldo secco), consentendo di eseguire entrambe le prove con un’unica camera.

Come si misura la temperatura durante la prova?

La norma richiede che la temperatura sia misurata nell’aria circostante il campione, non sulla sua superficie. Le camere FDM sono dotate di sensori PT100 calibrati posizionati nel volume utile. Per campioni dissipativi (variante Ad), è necessario verificare che l’auto-riscaldamento non alteri la temperatura dell’aria oltre le tolleranze.

Normative di Riferimento

• IEC 60068-2-1 — Environmental testing – Part 2-1: Tests – Test A: Cold. Standard di riferimento per la prova di freddo su componenti non dissipativi (Test Ab) e dissipativi (Test Ad), con temperature tipiche da -10 C a -65 C.
• IEC 60068-2-14 — Test N: Change of temperature. Complementare al Test A quando il profilo richiede transizioni rapide verso la condizione di freddo.
• IEC 60068-3-1 — Supporting documentation and guidance – Cold and dry heat tests. Linee guida applicative per la corretta selezione del metodo Ab/Ad e della durata di condizionamento (tipicamente 2, 16, 72 o 96 ore).
• MIL-STD-810H Method 502.7 — Low Temperature. Metodo militare USA per prove di stoccaggio (-46 C / -33 C) e operativa (-32 C / -21 C) su equipaggiamenti ground, naval e aircraft.
• JESD22-A119 — Low Temperature Storage Life. Standard JEDEC per qualifica affidabilita di semiconduttori a bassa temperatura.
• ISO 16750-4 — Road vehicles – Climatic loads. Richiama IEC 60068-2-1 per qualifica componentistica automotive con classi di severita -40 C / -30 C / -20 C.
• ETSI EN 300 019-2-1 — Environmental tests for telecommunications equipment – Storage. Applica IEC 60068-2-1 con profili specifici per apparati TLC (classi T1.1, T1.2, T1.3).

Fonti Autorevoli

• IEC – International Electrotechnical Commission. Pubblica la serie IEC 60068 riconosciuta globalmente per le prove climatiche.
• ACCREDIA. Accredita i laboratori italiani per la prova IEC 60068-2-1 secondo ISO/IEC 17025.
• ILAC. Garantisce il riconoscimento internazionale dei certificati di prova.
• JEDEC. Pubblica JESD22-A119 e le practice di qualifica storage a bassa temperatura per semiconduttori.