Kiểm tra cháy và độ tin cậy của các thiết bị linh kiện điện tử
Lỗi linh kiện điện tử thường là một sự cố nghiêm trọng hoặc ít nhất là rất tốn kém. Thiết bị điện tử được nhúng trên các bo mạch kết hợp hàng chục hoặc thậm chí hàng trăm thành phần khác, vì vậy khi có sự cố xảy ra, toàn bộ bộ phận đó sẽ bị ảnh hưởng. Hơn nữa, chúng thường khó tiếp cận, được đặt sâu bên trong các cụm lắp ráp và không bao giờ được bảo dưỡng. Đặc biệt khi các bộ phận này hỗ trợ hoạt động của các hệ thống có tính quan trọng cao như bộ phận ABS của xe, thiết bị y tế hỗ trợ sự sống, máy tín hiệu đường sắt và thậm chí cả vệ tinh không gian, thì tầm quan trọng của việc có các bộ phận đáng tin cậy là rất quan trọng. Các nhà sản xuất và nhà cung cấp biết rất rõ điều này, vì vậy họ thực hiện nhiều thử nghiệm khác nhau để xác định xem sản phẩm của họ có dễ mắc phải bất kỳ dạng hư hỏng nào làm nền tảng cho thiết bị điện tử hay không. Trong bài viết này, hãy cùng COMIT tìm hiểu về chủ đề “Linh kiện điện tử: Kiểm tra cháy và độ tin cậy” nhé!
Nguyên nhân hư hỏng của thiết bị điện tử
Khi nói đến linh kiện điện tử, có rất nhiều nguyên nhân có thể gây ra lỗi. Nguyên nhân hàng đầu của sự cố là lỗi đóng gói do giãn nở nhiệt, dẫn đến ứng suất cơ học và cuối cùng là vỡ. Một dạng hư hỏng phổ biến khác là hư hỏng tiếp điểm do điện trở nóng quá mức. Bảng mạch in (PCB) cũng dễ bị tổn thương bởi một số hóa chất nhất định và nhiệt thường là nguyên nhân khiến các hóa chất này rò rỉ ra bảng ngay từ đầu. Rơle cũng dễ bị ảnh hưởng bởi nhiệt, vì mức độ cao hơn có thể làm giảm đáng kể tuổi thọ sử dụng của chúng.
PCB là gì? PCB là viết tắt của “Printed Circuit Board,” hay được dịch sang tiếng Việt là “Mạch In.” Đây là một thành phần quan trọng trong nhiều thiết bị điện tử. PCB giúp kết nối và hỗ trợ các thành phần điện tử trên bảng mạch bằng cách sử dụng dẫn điện và các lớp cách điện được in trực tiếp lên bề mặt của vật liệu cơ bản, thường là fiberglass hoặc composite epoxy.
PCB giúp tạo ra các mạch điện tử phức tạp và nhỏ gọn, chúng được sử dụng rộng rãi trong các sản phẩm từ điện tử tiêu dùng như điện thoại di động, máy tính, đến các ứng dụng công nghiệp và y tế.
Chất bán dẫn và vi mạch cũng có thể bị hỏng do quá trình tạo mầm, tích tụ các hạt mang điện trong cổng MOSFET, thụ động không đúng cách, v.v. Tất cả những nguyên nhân này đều làm tăng xác suất của chúng ở nhiệt độ cao hơn, chịu dòng rò cao hơn, tỷ lệ tín hiệu trên tạp âm thấp hơn (trở nên dễ bị lỗi hơn), mất đặc tính của bóng bán dẫn, mất bộ nhớ đệm và thậm chí là hỏng hóc. cấu trúc tinh thể của silic. Tụ điện và điện trở cũng không chịu nhiệt tốt và nhiệt độ cao hơn sẽ giảm tuổi thọ của chúng. Điều đó nói lên rằng, yếu tố quan trọng trong việc kiểm tra thiết bị điện tử là sử dụng nhiệt và nếu có bất kỳ khiếm khuyết nào trong các bộ phận, bạn sẽ sớm biết về chúng.
MOSFET là gì? MOSFET là viết tắt của “Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor,” dịch sang tiếng Việt là “Transistor Hiệu ứng Trường Nền Bằng Kim-Oxit-Bán dẫn.” Đây là một loại transistor sử dụng trong nhiều ứng dụng điện tử để kiểm soát và khuếch đại dòng điện.
MOSFET bao gồm một lớp bán dẫn (thường được làm từ silic), một lớp oxide (oxit), và một cổng kim loại (thường là nhôm). Cấu trúc này tạo ra một cổng điều khiển, được kiểm soát bằng cách áp dụng một điện áp tại cổng. Theo cách này, MOSFET có thể kiểm soát dòng điện giữa nguồn và chân dẫn dựa trên trường điện tạo ra tại cổng.
MOSFET có hai dạng chính: N-channel (kênh N) và P-channel (kênh P), phụ thuộc vào loại bán dẫn được sử dụng. MOSFET được sử dụng rộng rãi trong nhiều mạch điện tử, bao gồm amplifiers, bộ lọc, vi điều khiển, và các ứng dụng khác. Chúng thường được ưa chuộng vì kích thước nhỏ, tiêu thụ năng lượng thấp, và khả năng làm việc ổn định ở tần số cao.
Thử nghiệm đốt cháy
Sử dụng lò nướng trong phòng thí nghiệm, người ta có thể kiểm tra các linh kiện điện tử bằng cái gọi là “thử nghiệm đốt cháy”. Thử nghiệm này yêu cầu thành phần phải hoạt động liên tục ở chế độ tiêu chuẩn trong một khoảng thời gian dài, từ vài giờ đến vài ngày hoặc thậm chí hơn. Các nhà nghiên cứu có thể cài đặt độ ẩm và nhiệt độ để đáp ứng các yêu cầu thử nghiệm và môi trường được kiểm soát của buồng lò trong phòng thí nghiệm là lý tưởng cho mục đích này. Trong hầu hết các trường hợp, lỗi trở nên rõ ràng trong khung thời gian ngắn này.
Bởi vì một số thành phần nhạy cảm với quá trình oxy hóa và vì chúng được sử dụng trong môi trường không có không khí nên việc kiểm tra chúng mà không gây ra quá trình oxy hóa chỉ có thể được thực hiện bằng cách giữ không khí (và do đó là oxy) ra khỏi buồng, vì vậy một số thành phần Thử nghiệm đốt cháy chỉ có thể diễn ra bên trong buồng lò kín trong phòng thí nghiệm.
Kiểm tra trình độ ứng suất nhiệt
Tùy thuộc vào loại và vai trò của một bộ phận cũng như các điều kiện và khoảng thời gian hoạt động mà bạn muốn mô phỏng, bạn có thể tăng nhiệt độ lên mức vượt quá khả năng chịu đựng hoặc phạm vi giá trị mong đợi của bộ phận đó, hiện tượng này được gọi là “ngâm nhiệt”. Điều này một lần nữa có thể đạt được trên thực tế bằng cách sử dụng lò nướng trong phòng thí nghiệm có thể đạt đến nhiệt độ mong muốn với độ chính xác và tăng tốc quá trình thử nghiệm một bộ phận điện tử bằng cách gây ra các loại hỏng hóc “tử vong ở trẻ sơ sinh”.
Một loại thử nghiệm ứng suất nhiệt khác là “thử nghiệm sốc” giúp bộ phận vượt qua thử thách khi vận hành ở mức nhiệt độ thay đổi đột ngột. Ví dụ: nếu bạn đang sử dụng điện thoại thông minh của mình ở ngoài trời có nhiệt độ âm 10 độ C (15°F) và bạn đột nhiên bước vào căn nhà gỗ có nhiệt độ 20°C (68°F), điều này có làm hỏng thiết bị điện tử trên không? thiết bị của bạn? Một lần nữa, cách duy nhất để kiểm tra điều này trong một môi trường được kiểm soát và cũng bao gồm cả yếu tố “thay đổi đột ngột” là sử dụng lò thí nghiệm chuyên dụng có các tính năng hỗ trợ mục đích này.
