Những điểm chính trong quy trình thử nghiệm chu kỳ nhiệt độ
Những yếu tố môi trường có tác động lớn đối với độ tin cậy của sản phẩm, và hầu hết các sự cố của sản phẩm là do những yếu tố môi trường gây ra. Trong gần 20 yếu tố môi trường, tác động của nhiệt độ chiếm khoảng 40% tổng tỷ lệ của các yếu tố môi trường. Vì vậy, việc lựa chọn các tham số phù hợp dựa trên đặc điểm của mẫu và phòng thí nghiệm chính mình là rất quan trọng để hiệu suất thử nghiệm chu kỳ nhiệt độ có thể tối ưu. Hiện nay, các tiêu chuẩn thử nghiệm chu kỳ nhiệt độ bao gồm MIL-STD-883G 1010.8, JESD22-A104-B, vv., nhưng có sự khác biệt về các tham số trong mỗi tiêu chuẩn, vì vậy việc phân tích các tham số chính của thử nghiệm chu kỳ nhiệt độ và lựa chọn các tiêu chuẩn phù hợp có ý nghĩa quan trọng để cải thiện độ tin cậy của sản phẩm điện tử và giám sát chất lượng sản phẩm. Hôm nay hãy cùng COMIT tìm hiểu về những điểm chính trong quy trình thử nghiệm chu kỳ nhiệt độ qua bài viết sau đây.
Tiêu chuẩn thử nghiệm chu kỳ nhiệt độ
Thử nghiệm chu kỳ nhiệt độ là gì? Thử nghiệm chu kỳ nhiệt độ là việc đặt mẫu vào phòng thí nghiệm với nhiệt độ xen kẽ, để mẫu nằm dưới tác động của nhiệt độ cao và nhiệt độ thấp liên tục thay đổi. Các hệ số mở rộng nhiệt độ khác nhau của các vật liệu khác nhau được sử dụng để làm cho mẫu biến dạng do tác động của căng thẳng nhiệt.
Trong quá trình kéo dãn và ép lệ, các nơi có lỗi liên tục được mở rộng với sự tải của chu kỳ nhiệt độ dưới tác động của tăng căng thẳng, và cuối cùng phát triển thành lỗi. Do đó, các khuyết điểm tiềm ẩn của sản phẩm có thể được kích thích một cách hiệu quả và đầy đủ thông qua thử nghiệm chu kỳ nhiệt độ để loại bỏ sản phẩm dễ gặp sự cố sớm và thử nghiệm chủ yếu được sử dụng cho các tính chất điện và tính chất cơ học của các thành phần điện tử.
Hiện nay, các tiêu chuẩn được sử dụng phổ biến trong thử nghiệm chu kỳ nhiệt độ bao gồm MIL-STD-883G 1010.8 và JESD22-A104-B.
Tiêu chuẩn MIL-STD-883G 1010.8
MIL-STD-883G là phiên bản mới nhất của tiêu chuẩn quân sự Hoa Kỳ “Tiêu chuẩn Phương pháp Thử Nghiệm Thiết Bị Siêu Nhỏ”, MIL-STD-883 từ khi ra đời vào năm 1968 đã phát triển đến phiên bản G hiện tại, sau gần 20 lần cải tiến, ban đầu chủ yếu dành cho thiết bị quân sự, nội dung của nó liên quan đến kiểm tra và kiểm soát vật liệu thiết bị siêu nhỏ, kiểm tra kiểm soát thiết kế, kiểm tra kiểm soát quy trình, lọc, xác định và tính nhất quán của chất lượng và các lĩnh vực khác, việc cải thiện độ tin cậy của thiết bị siêu nhỏ có vai trò quan trọng, ngày nay, MIL-STD-883 đã được sử dụng như một mô hình cho nhiều tiêu chuẩn quốc gia trong kiểm tra các thiết bị siêu đáng tin cậy.
Tiêu chuẩn JESD22
JESD22 là phần thử nghiệm căng thẳng môi trường của tiêu chuẩn JEDEC, JEDEC là cơ quan tiêu chuẩn hàng đầu cho ngành công nghiệp vi điện tử, đó là tiêu chuẩn được phát triển cho ngành công nghiệp vi điện tử toàn cầu. Từ góc độ này, MIL STD-883 nên nghiêm ngặt hơn JEDEC. Trong quá trình xây dựng, JEDEC luôn tuân theo nguyên tắc công bằng, hiệu quả và kinh tế, và nỗ lực đảm bảo tích hợp của các sản phẩm, rút ngắn thời gian đưa sản phẩm ra thị trường và giảm chi phí phát triển của nó. Các chức năng chính bao gồm các điều khoản, định nghĩa, mô tả và hoạt động của đặc điểm sản phẩm, đóng gói, phương pháp thử nghiệm, hỗ trợ sản xuất, chất lượng sản phẩm và độ tin cậy, v.v.
Các tham số quan trọng
Đối với sản phẩm điện tử, tác động của căng thẳng môi trường gây ra bởi biến đổi nhiệt độ định kỳ lên mẫu sẽ thay đổi theo hiệu suất thử nghiệm, dẫn đến sự khác biệt lớn trong tính chất cơ học của mẫu (như hệ số mở rộng nhiệt độ, hệ số dẫn nhiệt, mô đàn hồi Young), v.v.
Trong thử nghiệm chu kỳ nhiệt độ, các tham số chính ảnh hưởng đến hiệu suất thử nghiệm bao gồm: phạm vi biến đổi nhiệt độ, tốc độ nhiệt độ của phòng thí nghiệm, thời gian tiếp xúc của mẫu thử nghiệm ở nhiệt độ cao hoặc thấp, thời gian chuyển đổi và số lần chu kỳ của thử nghiệm được quy định trong MIL-STD-883G 1010.8 và JESD22-A104-B, nhưng có sự khác biệt.
Phạm vi nhiệt độ
Phạm vi nhiệt độ đề cập đến sự khác biệt giữa nhiệt độ giới hạn trên T và nhiệt độ giới hạn dưới T. Về nguyên tắc, giá trị càng lớn càng tốt, vì nhiệt độ càng cao, tác động của căng thẳng nhiệt và mệt mỏi nhiệt được thêm vào mẫu cùng một lúc càng lớn, và hiệu suất loại bỏ sự cố sớm cũng cao hơn, nhưng đối với một số vật liệu, khi nhiệt độ đạt đến một giá trị cố định, nó có thể gây ra một cơ chế lỗi mà thường không thấy trong quá trình thiết kế, và do các hệ số mở rộng nhiệt độ khác nhau, khi kiểm tra trong điều kiện nhiệt độ khác nhau, dễ khiến cho sản phẩm thất bại sớm.
Ngoài ra, quá trình sưởi ấm và làm nguội dễ gây ra hiện tượng ngưng tụ hoặc sương đọng trong các thành phần hoặc thiết bị, gây thêm căng thẳng cho mẫu, vì vậy sự lựa chọn của phạm vi nhiệt độ phụ thuộc vào tình hình cụ thể của sản phẩm, nhiệt độ kiểm tra không thể quá cao hoặc quá thấp, không nên gây hại cho sản phẩm bình thường dưới điều kiện tối đa, thông thường nằm trong khoảng từ -55°C đến +125°C.
Do sự khác biệt về đối tượng ban đầu của tiêu chuẩn, phạm vi nhiệt độ không giống nhau. MIL-STD-883G ban đầu chủ yếu dành cho thiết bị quân sự, nên quy định về nhiệt độ cứng hơn, trong khi tiêu chuẩn khác dành cho sản phẩm dân dụng và nhiệt độ thử nghiệm yếu hơn.
Tốc độ biến đổi nhiệt độ
Tốc độ nhiệt độ sưởi ấm và tốc độ nhiệt độ làm nguội của phòng thí nghiệm liên quan đến phương thức làm nguội trong hộp thí nghiệm. Nếu sử dụng phương pháp làm nguội bằng quạt, tốc độ sưởi ấm bị giới hạn trong khoảng 5 ~ 10 ° C/phút; Nếu sử dụng nitơ lỏng để làm nguội, giá trị là 25 ~ 40 ° C/phút cho chu kỳ nhiệt độ trong nước.
Phòng thí nghiệm thường được chia thành hai loại: phòng thí nghiệm với quạt làm nguội và phòng thí nghiệm với nitơ lỏng làm nguội. Các phương pháp làm nguội khác nhau của phòng thí nghiệm làm cho các tiêu chuẩn khác nhau khi chỉ định tốc độ biến đổi nhiệt độ.
Nói chung, việc tăng tốc độ biến đổi nhiệt độ là có lợi cho việc kích thích việc tiết lộ khuyết điểm tiềm ẩn, tốc độ biến đổi nhiệt độ càng cao, cường độ thử nghiệm càng mạnh, việc kích thích khuyết điểm của mẫu càng dễ dàng; Tuy nhiên, khi tốc độ biến đổi nhiệt độ đạt đến một giá trị cố định, cường độ của thử nghiệm chu kỳ nhiệt độ về cơ bản đã đạt đến trạng thái bão hòa, mẫu thử nghiệm không quá nhạy cảm với sự thay đổi nhiệt độ và sự thay đổi nhiệt độ của mẫu đối với sự thay đổi nhiệt độ của phòng thí nghiệm có sự trễ lớn.
Kết Luận
Dựa trên phân tích trên, có thể thấy rằng sự khác biệt trong việc xác định các tham số của tiêu chuẩn chủ yếu thể hiện ở các khía cạnh sau:
- Các đối tượng áp dụng khác nhau của MIL-STD-883G ban đầu chủ yếu được sử dụng trong thiết bị quân sự, nên phạm vi nhiệt độ nghiêm ngặt hơn, trong khi tiêu chuẩn khác áp dụng cho sản phẩm dân dụng và nhiệt độ kiểm tra yếu hơn.
- Các phương pháp làm nguội khác nhau của phòng thí nghiệm dẫn đến tốc độ biến đổi nhiệt độ khác nhau, và phương pháp làm nguội bằng quạt khi chỉ định tốc độ biến đổi nhiệt độ thấp hơn đáng kể so với các phương pháp khác.
Đối với các sản phẩm điện tử, kiểm tra chu kỳ nhiệt độ là một trong những kiểm tra hiệu quả nhất, không chỉ có thể phát hiện độ tin cậy của các tính chất điện của sản phẩm, tính chất cơ học, v.v., mà còn áp dụng một áp lực nhất định lên mẫu trong quá trình kiểm tra, để các khuyết điểm tiềm ẩn bên trong được phát hiện nhanh hơn.
Khi tiến hành kiểm tra chu kỳ nhiệt độ, nên chọn các tiêu chuẩn kiểm tra phù hợp dựa trên chất lượng và số lượng mẫu kiểm tra, việc sử dụng các mẫu, điều kiện hoạt động của buồng kiểm tra và các yếu tố khác, và điều chỉnh các thông số dựa trên các tiêu chuẩn, nhằm tăng cường độ căng thẳng và rút ngắn thời gian kiểm tra một cách phù hợp, từ đó nâng cao sức mạnh kiểm tra và đảm bảo chất lượng cao và đáng tin cậy của sản phẩm.
