[Lĩnh vực Sản xuất] - Sự khác biệt giữa thử nghiệm sốc nhiệt và thử nghiệm chu trình nhiệt là gì?

Một số điểm chính

• Thử nghiệm sốc nhiệt đánh giá khả năng chống chịu sự thay đổi nhiệt độ đột ngột của sản phẩm điện tử được thử nghiệm.
• Thử nghiệm chu trình nhiệt được sử dụng để xác định cơ chế hỏng hóc do sự không tương thích giữa các hệ số giãn nở nhiệt (CTE) của vật liệu.
• Các tiêu chuẩn cho thử nghiệm sốc nhiệt và chu trình nhiệt lần lượt là MIL-STD 883 phương pháp 1010 và MIL-STD 883 phương pháp 1011.

Việc thu thập dữ liệu vòng đời của một hệ thống điện tử, linh kiện, hoặc phân tích dữ liệu về thời gian xảy ra sự cố của sản phẩm là một nhiệm vụ tốn nhiều công sức và tẻ nhạt. May mắn thay, việc kiểm tra độ tin cậy của các hệ thống hoặc linh kiện điện tử có thể đơn giản hóa bằng cách thực hiện các bài kiểm tra tuổi thọ tăng tốc. Trong các thử nghiệm tuổi thọ tăng tốc, các đặc tính tuổi thọ và chế độ hỏng hóc được thu thập bằng cách tăng tốc độ hỏng hóc của hệ thống, linh kiện hoặc thiết bị điện tử. Thử nghiệm này là mắt xích quan trọng để đảm bảo độ tin cậy của thiết bị được thử nghiệm.

Hai loại thử nghiệm tuổi thọ tăng tốc được sử dụng để xác định cơ chế hỏng hóc liên quan đến nhiệt độ là thử nghiệm sốc nhiệt và chu trình nhiệt. Có nhiều điểm khác biệt giữa thử nghiệm sốc nhiệt và thử nghiệm chu trình nhiệt, bao gồm cấu hình nhiệt độ, thời gian truyền, thời gian dừng (ngâm) và các ứng dụng. Chúng ta sẽ lần lượt xem xét các yếu tố nhằm so sánh và đối chiếu hai loại thử nghiệm trong bài viết này.

Thử nghiệm sốc nhiệt

Thử nghiệm sốc nhiệt là một thử nghiệm tăng tốc nhằm xác định các dạng hỏng hóc do thay đổi nhiệt độ đột ngột. Những loại thay đổi nhiệt độ nhanh chóng này được quan sát trong quá trình tự làm nóng thiết bị bán dẫn điện, bật thiết bị quang học hoặc trong quá trình hàn tay hoặc hàn sóng. Thử nghiệm sốc nhiệt được sử dụng nhằm xác định xem liệu sản phẩm điện tử được thử nghiệm có khả năng chịu được sự thay đổi nhiệt độ đột ngột hay không.  Nó đặc trưng bởi tốc độ thay đổi nhiệt độ cao nhanh chóng chính vì lẽ đó nó còn được coi là thử nghiệm khắc nghiệt nhất trong tất cả các thử nghiệm liên quan đến nhiệt độ.

Trong thử nghiệm sốc nhiệt, bộ phận hoặc thiết bị được thử nghiệm sẽ trải qua các nhiệt độ khắc nghiệt khác nhau. Ổn định nhiệt độ xảy ra nhanh chóng trong thử nghiệm này. Có hai loại thử nghiệm sốc nhiệt đó là:

1.      Thử nghiệm sốc nhiệt trong môi trường không khí - Trong thử nghiệm này, ứng suất nhiệt độ tuần hoàn thường được sử dụng nhằm giúp rút ngắn thời gian cần thiết để khiến cơ chế hỏng hóc trong mẫu vật trở nên trầm trọng thêm.

2.      Thử nghiệm sốc nhiệt trong môi trường chất lỏng - Thiết bị cần thử nghiệm được đặt ở trong buồng test và trải qua các dung dịch có nhiệt độ khắc nghiệt khác nhau. Quá trình truyền và hấp thụ nhiệt hiệu quả hơn khi thử nghiệm sốc nhiệt được đặt ở môi trường chất lỏng thay vì môi trường không khí.

Cả hai loại thử nghiệm sốc nhiệt ở trên đều yêu cầu buồng nóng và lạnh để chuyển đổi nhiệt độ mẫu thử từ cực này sang cực đối diện. Thử nghiệm sốc nhiệt trong môi trường không khí và chất lỏng đều đòi hỏi khả năng thay đổi nhiệt độ buồng nóng và lạnh, thời gian ở trong buồng, thời gian chuyển từ buồng này sang buồng khác và số chu kỳ của quá trình thử nghiệm sốc nhiệt.

Sau chu kỳ cuối cùng của thử nghiệm sốc nhiệt, mẫu thử được kiểm tra kỹ lưỡng bằng mắt thường để kiểm tra hư hỏng trong vỏ, dây dẫn và vòng đệm, và nếu có bất kỳ hư hỏng nào, thì đó được coi là lỗi. Hàng mẫu của mẫu thử nghiệm trải qua kiểm tra điện để phát hiện sự cố điện. Các cơ chế hỏng hóc điển hình được tăng tốc bởi các thử nghiệm sốc nhiệt là đứt dây, nâng liên kết dây, va đập lật phoi, nứt khuôn và vỏ bọc vật liệu.

Tủ thử nghiệm sốc nhiệt tại COMIT được sử dụng để xác định cơ chế hỏng hóc do nhiệt độ gây ra

Thử nghiệm chu trình nhiệt

Thử nghiệm chu trình nhiệt còn được gọi là thử nghiệm chu kỳ nhiệt độ, có tác dụng ứng suất lên mẫu vật ở nhiệt độ khắc nghiệt. Các thử nghiệm chu trình nhiệt được tiến hành để xác định các cơ chế hỏng hóc do hệ số giãn nở nhiệt (CTE) của vật liệu không phù hợp. Thử nghiệm này nhằm xác định khả năng chống lại nhiệt độ cực cao và nhiệt độ cực thấp của thiết bị được thử nghiệm (hoặc một phần của thiết bị). Ngoài ra, nó còn được dùng để đánh giá khả năng chống chịu của mẫu vật khi tiếp xúc nhiều lần với nhiệt độ khắc nghiệt.

Thử nghiệm chu trình nhiệt là thử nghiệm một buồng trong đó quá trình chuyển tiếp từ nhiệt độ nóng sang lạnh hoặc ngược lại phụ thuộc vào khả năng của buồng chuyển và khối lượng nhiệt của mẫu thử. Mẫu vật được giữ ở nhiệt độ cực kỳ ổn định và quá trình chuyển tiếp tiếp theo chỉ xảy ra sau giai đoạn ổn định này—được gọi là thời gian ngâm. Thời gian ngâm và số chu kỳ của thử nghiệm chu trình nhiệt được thay đổi nhằm trầm trọng hóa các dạng hỏng hóc khác nhau trong thành phần hoặc thiết bị được thử nghiệm. Các thử nghiệm chu trình nhiệt thường được thực hiện để phát hiện nứt mối hàn, hư hỏng chì hoặc đầu cuối, hỏng gioăng kín, tách lớp trong PCB hoặc lỗi kết nối BGA.

Bây giờ, chúng ta sẽ tiến hành so sánh hai loại thử nghiệm tuổi thọ tăng tốc này với nhau.

Thử nghiệm sốc nhiệt và thử nghiệm chu trình nhiệt

Các thử nghiệm sốc nhiệt và chu trình nhiệt đóng vai trò thiết yếu trong việc đảm bảo chất lượng và độ tin cậy của các sản phẩm điện tử. Hiểu được tầm quan trọng của thử nghiệm này, COMIT đã hợp tác với các Nhà sản xuất uy tín hàng đầu thế giới như Mỹ, EU, Nhật Bản, Đài Loan…để từ đó chuyển giao các công nghệ tiên tiến về Việt Nam. Chúng tôi tiên phong trong việc cung cấp các giải pháp chất lượng cao cho thử nghiệm chu trình nhiệt động học như buồng thử nghiệm môi trường. Ngoài ra, chúng tôi còn cung cấp các giải pháp toàn diện cho kiểm soát chất lượng sản xuất linh kiện điện tử từ đo kích thước 2D/3D (máy so sánh hình dạng/đo hình dạng, hệ thống đo video, hệ thống kính hiển vi đo lường,…) đến kiểm tra X-ray/3D CT bao gồm công nghệ NDT và công nghệ X-ray và 3D CT cũng như các thử nghiệm độ tin cậy như thử nghiệm rung động, thử nghiệm sốc cơ học, thử nghiệm thả rơi và các thử nghiệm đặc biệt khác.