Buồng thử thay đổi nhiệt độ nhanh SONACME – Giải pháp stress screening cho sản phẩm điện tử

Trong quá trình phát triển và sản xuất các sản phẩm điện tử, ô tô, linh kiện bán dẫn và thiết bị công nghiệp, sự thay đổi nhiệt độ liên tục có thể tạo ra ứng suất lên vật liệu, mối hàn, kết nối và các bộ phận cấu thành sản phẩm. Những khuyết tật tiềm ẩn có thể không xuất hiện trong điều kiện hoạt động thông thường nhưng có khả năng bộc lộ khi sản phẩm chịu các chu kỳ nhiệt được kiểm soát.

Buồng thử thay đổi nhiệt độ nhanh (Rapid Temperature Change Test Chamber) của SONACME Technology được phát triển để phục vụ các bài thử nhiệt độ và stress screening, cho phép kiểm soát tốc độ thay đổi nhiệt độ theo yêu cầu thử nghiệm. Theo thông tin công bố của SONACME, thiết bị có thể thiết lập các tốc độ thay đổi nhiệt độ như 5°C/phút, 10°C/phút, 15°C/phút, 20°C/phút và 25°C/phút

Buồng thử thay đổi nhiệt độ nhanh là gì?

Buồng thử thay đổi nhiệt độ nhanh là thiết bị kiểm tra môi trường được sử dụng để tạo ra các điều kiện nhiệt độ thay đổi theo một chương trình được thiết lập trước.

Thay vì duy trì sản phẩm ở một nhiệt độ cố định, thiết bị có thể thực hiện các chu kỳ nhiệt độ cao – thấp hoặc thay đổi nhiệt độ với tốc độ xác định.

⇒Ví dụ, một chương trình thử có thể mô phỏng quá trình: Nhiệt độ cao → nhiệt độ thấp → nhiệt độ cao → nhiệt độ thấp và lặp lại theo số chu kỳ được yêu cầu:

Trong quá trình này, sản phẩm chịu sự giãn nở và co lại do thay đổi nhiệt độ. Khi các vật liệu có đặc tính giãn nở nhiệt khác nhau được liên kết với nhau, sự thay đổi nhiệt độ lặp lại có thể tạo ra ứng suất tại các vị trí như mối hàn, kết nối, linh kiện và giao diện vật liệu.

Đây là cơ sở của phương pháp temperature cycling và stress screening được sử dụng trong đánh giá độ tin cậy sản phẩm. SONACME mô tả temperature cycling stress screening là phương pháp sử dụng kỹ thuật gia tốc nhiệt để tạo ra sự thay đổi nhiệt độ trong giới hạn thiết kế của sản phẩm, qua đó tạo ra ứng suất môi trường nhằm phát hiện các khuyết tật tiềm ẩn.

Tốc độ thay đổi nhiệt độ 5–25°C/phút có ý nghĩa gì?

Một trong những thông số quan trọng của buồng thử thay đổi nhiệt độ nhanh là temperature change rate, tức tốc độ thay đổi nhiệt độ.

SONACME công bố các mức tốc: 5°C/phút; 10°C/phút; 15°C/phút; 20°C/phút; 25°C/phút

⇒Ví dụ, nếu thiết lập tốc độ 10°C/phút, về mặt lý thuyết nhiệt độ của buồng có thể thay đổi 10°C trong mỗi phút trong điều kiện thử tương ứng.

Tuy nhiên, khi đánh giá khả năng của một buồng thử, không nên chỉ nhìn vào con số tốc độ thay đổi nhiệt độ. Khả năng thực tế còn phụ thuộc vào dải nhiệt độ, tải thử, khối lượng mẫu, phương pháp điều khiển, thời gian giữ nhiệt và profile thử cụ thể.

⇒Vì vậy, khi lựa chọn thiết bị, doanh nghiệp cần cung cấp profile nhiệt độ cần thực hiện thay vì chỉ yêu cầu một con số °C/phút.

Ứng dụng của Rapid Temperature Change Test Chamber

Buồng thử thay đổi nhiệt độ nhanh có thể được sử dụng trong quá trình nghiên cứu, phát triển, kiểm tra chất lượng và đánh giá độ tin cậy của nhiều loại sản phẩm.

1. Linh kiện và thiết bị điện tử

Các linh kiện điện tử có thể được kiểm tra khả năng chịu đựng trước các chu kỳ nhiệt độ thay đổi.

Mục tiêu có thể bao gồm đánh giá độ ổn định của linh kiện, mối hàn, kết nối và các cấu trúc vật liệu sau nhiều chu kỳ nhiệt.

2. Điện tử ô tô

Các linh kiện điện tử trên xe phải hoạt động trong nhiều điều kiện nhiệt độ khác nhau. Temperature cycling có thể được sử dụng như một phần trong chương trình đánh giá độ tin cậy và khả năng thích nghi với môi trường.

3. Bán dẫn và module điện tử

Trong lĩnh vực bán dẫn, sự khác biệt về hệ số giãn nở nhiệt giữa các vật liệu có thể trở thành một yếu tố cần quan tâm khi đánh giá độ tin cậy.

SONACME cũng giới thiệu các giải pháp rapid temperature change và thermal shock phục vụ các bài thử liên quan đến linh kiện bán dẫn và điện tử

4. Nghiên cứu và phát triển sản phẩm

Trong giai đoạn R&D, doanh nghiệp có thể sử dụng buồng thử để đánh giá phản ứng của thiết kế trước các điều kiện môi trường được kiểm soát.

Kết quả thử nghiệm có thể hỗ trợ quá trình cải tiến thiết kế, lựa chọn vật liệu và đánh giá độ tin cậy sản phẩm.

Tiêu chuẩn thử nghiệm

Theo thông tin công bố của SONACME, dòng buồng thử temperature/rapid temperature change được giới thiệu để phục vụ các yêu cầu stress screening đối với thiết bị điện tử và tham chiếu một số tiêu chuẩn như MIL-STD-2164, MIL-344A-4-14, MIL-2164A-19, NABMAT-9492, GJB-1032-90, GJB/Z34-516 và IPC-9701. SONACME cũng nêu MIL-STD-2164 và IEC 60068-2-14 trong phần testing standards của dòng temperature test chamber

Do mỗi tiêu chuẩn có các yêu cầu riêng về dải nhiệt độ, tốc độ thay đổi, thời gian giữ nhiệt, số chu kỳ và phương pháp thử, doanh nghiệp nên xác định đúng phiên bản tiêu chuẩn và điều khoản áp dụng trước khi đặt cấu hình thiết bị.

Không nên hiểu việc nhà sản xuất liệt kê một tiêu chuẩn trên catalogue là đồng nghĩa với việc mọi cấu hình của thiết bị đều tự động đáp ứng toàn bộ yêu cầu của tiêu chuẩn đó. Việc xác nhận cần dựa trên cấu hình và phương pháp thử cụ thể

Lựa chọn buồng thử thay đổi nhiệt độ nhanh cần quan tâm những gì?

Khi lựa chọn thiết bị, doanh nghiệp nên xác định trước các thông số chính:

1. Dải nhiệt độ thử
Nhiệt độ thấp nhất và cao nhất cần đạt.

2. Tốc độ thay đổi nhiệt độ
Ví dụ 5°C/min, 10°C/min, 15°C/min, 20°C/min hoặc 25°C/min tùy yêu cầu thử nghiệm.

3. Kích thước và thể tích buồng
Phải phù hợp với kích thước và số lượng mẫu thử.

4. Tải thử
Khối lượng và đặc tính nhiệt của sản phẩm có ảnh hưởng đến khả năng đạt profile nhiệt độ.

5. Temperature uniformity và stability
Độ đồng đều và độ ổn định nhiệt độ trong vùng làm việc.

6. Profile thử nghiệm
Cần xác định rõ nhiệt độ thấp, nhiệt độ cao, tốc độ chuyển nhiệt, thời gian giữ nhiệt và số chu kỳ.

7. Tiêu chuẩn áp dụng
Xác định chính xác tiêu chuẩn và phương pháp thử mà sản phẩm cần đáp ứng.

Việc xác định đúng các thông số ngay từ đầu giúp doanh nghiệp tránh tình trạng lựa chọn thiết bị có tốc độ thay đổi nhiệt độ cao nhưng lại không phù hợp với tải thử hoặc profile nhiệt độ thực tế.

Thông số kỹ thuật buồng thử nghiệm thay đổi nhiệt độ một cách nhan chóng

⇒ Dựa trên thông số kỹ thuật chúng ta không được hiểu là Máy đạt -70 đến +180°C và đồng thời chạy 25°C/min trên toàn bộ dải. Hiểu rằng, thiết bị hỗ trợ các tốc độ thay đổi nhiệt độ 5–25°C/min; tốc độ thực tế cần được xác nhận theo dải nhiệt độ, tải thử và profile thử nghiệm cụ thể

Kết luận

Rapid Temperature Change Test Chamber là một giải pháp quan trọng trong kiểm tra môi trường và đánh giá độ tin cậy sản phẩm. Bằng cách kiểm soát tốc độ thay đổi nhiệt độ và thực hiện các chu kỳ nhiệt theo chương trình, doanh nghiệp có thể tạo ra điều kiện thử nghiệm phù hợp để đánh giá khả năng chịu nhiệt và hỗ trợ phát hiện các vấn đề tiềm ẩn trong quá trình phát triển và sản xuất.

SONACME cung cấp các dòng Temperature Test Chamber, Rapid Temperature Change Test Chamber và Temperature Humidity Test Chamber với nhiều cấu hình phục vụ các yêu cầu thử nghiệm khác nhau. Theo thông tin nhà sản xuất, các dòng rapid temperature change có thể thiết lập tốc độ thay đổi nhiệt độ từ 5°C/phút đến 25°C/phút, tùy cấu hình.