晶振作为电子设备的重要时钟源，其可靠性直接影响整机的稳定运行。在汽车电子、工业控制、通信设备、航空航天等应用中，晶振往往需要经历剧烈的温度变化，因此必须通过严格的环境可靠性测试。冷热冲击试验（Thermal Shock Test）就是晶振可靠性测试中的重要项目之一，用于验证产品在极端温度快速切换条件下，是否仍能保持稳定的电气性能和机械可靠性。

什么是冷热冲击试验？

冷热冲击试验是指将晶振在高温和低温环境之间快速切换，使器件反复承受剧烈的热应力，从而模拟运输、户外环境或工业现场中可能出现的瞬时温度变化。与温度循环试验不同，冷热冲击更加注重短时间内的急剧温度变化，能够更有效地暴露材料膨胀系数差异、封装应力及焊接结构等潜在问题。该试验可参考 MIL-STD-883 Method 1011 等相关标准进行。

试验目的

冷热冲击试验主要用于评估晶振在极端温度快速变化环境下的可靠性，验证产品是否能够在冷热交替条件下保持正常工作。通过冷热冲击，可提前发现因热应力产生的潜在失效，例如：

封装密封失效；

晶片或焊点产生裂纹；

内部连接结构松动；

材料热胀冷缩造成机械应力；

电气性能发生漂移。

对于车载电子、工业设备及户外通信系统等长期工作于复杂环境中的产品，该项测试尤为重要。

试验条件

KOAN晶振冷热冲击试验通常采用冷热冲击试验箱进行，典型测试条件如下：

低温：-55±5℃

高温：125±5℃

循环次数：100次

高、低温保持时间：5分钟

高低温转换时间：5秒

试验结束后24±2小时内进行电性能检测

通过反复冷热冲击，可充分验证晶振封装结构及内部材料在热应力作用下的稳定性。

冷热冲击试验对晶振有哪些影响？

经过冷热冲击后，晶振的电性能通常会发生轻微变化，变化需要控制在产品规格允许范围内。

- 晶体谐振器（Crystal Resonator）测试后频率变化约-2.5ppm（最大不超过5ppm）、谐振电阻增加约3Ω（最大5Ω或±10%）。

- 晶体振荡器（Crystal Oscillator）测试后频率变化通常约为-3ppm（最大不超过5ppm）。

如果产品出现频率漂移过大、ESR异常增加或无法正常起振，则说明其结构可靠性仍需进一步优化。

为什么冷热冲击测试如此重要？

冷热冲击试验能够在较短时间内模拟产品长期经历冷热环境变化后的老化过程，是评价晶振长期可靠性的依据。对于汽车电子、5G通信设备、工业自动化、航空航天及户外电子设备而言，晶振不仅需要具备优异的频率稳定性，还必须能够承受反复的温度冲击，确保长期稳定输出高精度时钟信号。因此，冷热冲击测试通常也是产品研发、质量验证及出厂可靠性测试的重要组成部分。

KOAN晶振

KOAN晶振建立了完善的晶振可靠性测试体系，依据标准开展冷热冲击、温度循环、高低温存储、振动、跌落及湿热等多项环境可靠性测试，并配备高低温试验设备及专业测试仪器，对晶振频率稳定性、谐振电阻及电气性能进行全面验证，为通信、汽车电子、工业控制及高可靠性应用提供稳定可靠的时钟解决方案。