Độ bền thiết bị điện, điện tử

1. Tổng quan về thử nghiệm sản phẩm điện, điện tử

Các thử nghiệm độ bền khí hậu đánh giá độ bền các sản phẩm và linh kiện điện tử là một trong những yêu cầu không thể thiếu trong quá trình nghiên cứu sản xuất. Các lĩnh vực này hiện nay đang phát triển nhanh chóng. Việc thử nghiệm các chủng loại sản phẩm điện tử và các linh kiện không chỉ tập chung vào đánh giá độ ổn định các tính năng của sản phẩm và còn thử nghiệm đánh giá sự tác động của các yếu tố môi trường đến độ bền sản phẩm, đặc biệt là các môi trường đặc thù khai thác thiết bị. Do đó, các các nhà sản xuất linh kiện luôn yêu cầu kiểm tra độ bền trong các môi trường khác nhau hoặc kiểm tra chất lượng dưới ảnh hưởng của thời tiết trên các vật liệu và thiết kế mới để có sự điều chỉnh giúp cho sản phẩm khi đưa ra thị trường luôn đáp ứng được yêu cầu kỹ thuật cũng như thẩm mỹ trong vòng đời sản phẩm.

Thử nghiệm độ bền khí hậu khác biệt với “thử nghiệm chịu tải” trong một số điều kiện khác nhau, chẳng hạn như thử nghiệm thả rơi ở nhiệt độ đóng băng. Thay vào đó, thử nghiệm độ bền khí hậu giúp xác định các vấn đề về vật liệu sớm bị hao mòn, lão hóa trong các điều kiện sử dụng dự kiến, cũng như các vấn đề về chuỗi cung ứng trong vòng đời sản xuất. Một số công ty điện tử tiêu dùng lớn hiện nay yêu cầu kiểm tra độ bền ánh sáng/thời tiết của vật liệu và thành phần sản phẩm trên chuỗi cung ứng toàn cầu của họ.

Một số cấp độ của các sản phẩm điện tử tiêu dùng và yêu cầu thử nghiệm có thể được hình dung, mỗi cấp độ có giải pháp thử nghiệm độc đáo của riêng mình:

– Sản phẩm chủ yếu dành cho sử dụng trong nhà, chẳng hạn như tai nghe VR và máy chơi game.

– Các thiết bị có thể nhìn thấy ngoài trời trong điều kiện khô thông thường, chẳng hạn như điện thoại thông minh.

– Các vật dụng được sử dụng chủ yếu ở ngoài trời và có thể bị ướt, như máy theo dõi các thông số thể dục, máy ảnh và các thiết bị bay không người lái UAV.

– Sản phẩm tiếp xúc ngoài trời liên tục, như camera an ninh và hệ thống giải trí ngoài trời.

– Các thiết bị có thể tiếp xúc toàn bộ hoặc bán thời gian trong môi trường đặc biệt như nội thất ô tô.

Một số vấn đề có thể tránh được bao gồm:

– Ố vàng, nứt, phai màu của các bộ phận nhựa, cao su và vật liệu đàn hồi.

– Lột, tách, xuất hiện thay đổi diện mạo của lớp phủ trang trí và lớp phủ chức năng.

– Sự biến đổi do ánh sáng của các thành phần điểm ảnh hóa học hữu cơ có trong các màn hình hiển thị LCD và OLED.

– Sản phẩm dễ bị ăn mòn kim loại như đầu nối điện, giắc cắm.

– Hiệu ứng tải nhiệt mặt trời trên các thiết bị điện tử hoạt động và đặc tính phù hợp, chức năng và hình thức của thiết bị.

2. Giải pháp thử nghiệm đánh giá độ bền khí hậu đối với các sản phẩm điện, điện tử

Thử nghiệm tự nhiên là hình thức phơi trực tiếp các sản phẩm điện tử, các linh kiện tại các trạm thử nghiệm. Tùy vào điều kiện dự kiến khai thác của các đối tượng sản phẩm điện, điện tử, người ta sẽ tiến hành thử nghiệm thực tế các sản phẩm này theo từng điều kiện khai thác: phơi mẫu ngoài trời, thử nghiệm mẫu trong các kho, hòm bảo quản… Các mẫu thử sẽ được định kỳ kiểm tra đánh giá tính chất của mẫu thử. Thông qua sự suy giảm của các tính chất chức năng của mẫu thử theo thời gian phơi để đánh giá độ bền khí hậu của các mẫu sản phẩm này. Với hình thức thử nghiệm tự nhiên sẽ cho kết quả đánh giá về độ bền rất chính xác. Với năng lực thử nghiệm tự nhiên tại Trung tâm nhiệt đới Việt-Nga có thể đáp ứng tốt các yêu thử nghiệm trên.

Thử nghiệm gia tốc là hình thức thử nghiệm được quan tâm nhiều hơn vì loại hình thử nghiệm này có thời gian thử nghiệm ngắn, và có thể tạo ra nhiều điều kiện môi trường khác nhau để phục vụ nhiều mục đích thử nghiệm, cũng như có thể tạo ra các điều kiện môi trường khắc nghiệt hơn thực tế để đánh giá nhanh tốc độ lão hóa của vật liệu. Loại hình này phù hợp hơn để đánh giá nhanh độ bền vật liệu, giúp các nhà sản xuất cải tiến nhanh công nghệ nhằm tăng độ bền các sản phẩm. Thử nghiệm gia tốc môi trường có thể được thực hiện trên một số loại điều kiện môi trường đặc thù như: thử nghiệm môi trường nhiệt, ẩm; thử nghiệm ozon; thử nghiệm sương muối, thử nghiệm môi trường khí thải công nghiệp; thử nghiệm lão hóa bức xạ; thử nghiệm tính chất kháng nước (hay còn gọi là thử nghiệm IP); thử nghiệm tính chất kháng bụi. Một tiêu chuẩn phương pháp thử nghiệm có thể test với một loại điều kiện môi trường riêng lẻ hoặc là sự kết hợp test với nhiều điều kiện môi trường test khác nhau.

Thử nghiệm độ kín đánh giá khả năng kháng hơi nước, kháng bụi là một trong những thử nghiệm rất được quan tâm đối với các sản phẩm điện, điện tử. PTN của chúng tôi có các thiết bị thử IP của hãng ED&D của Mỹ. Đối với thử khả năng kháng nước có thể thực hiện được từ IP1 đến IP6. Ngoài ra chúng tôi có riêng một bộ thử nghiệm IP8 có thể mô phỏng được khả năng chống nước của thiết bị đến độ sâu 50 m. Thử nghiệm kháng bụi chúng tôi sẽ thực hiện trên thiết bị model ST1000-U của hãng Weisstechnik/ Đức. Thiết bị này đáp ứng tốt các tiêu chuẩn quốc tế hiện hành.

Một thử nghiệm nữa cũng rất quan trọng đối để đánh giá độ bền của các sản phẩm điện, điện tử là thử nghiệm rung, sóc. PTN của chúng tôi được Hệ thống thử nghiệm rung động (vibration test system) Model: V830-335-LPT600C M8-R-CE do hãng Bruel & Kjaer chế tạo. hệ thống bao gồm bàn rung dọc, bàn rung ngang đáp ứng thử nghiệm rung theo 3 trục với Gia tốc (đỉnh sine): 75g, vận tốc tối đa: 2.0 m/s, chuyển vị tối đa: 50.8 mm, tải lớn nhất: 160 kg. Cấu hình của máy cơ bản đáp ứng hầu hết các tiêu chuẩn thử nghiệm quốc tế hiện hành bao gồm cả tiêu chuẩn quân sự.

Bên cạnh các thiết bị thử nghiệm môi trường, PTN của TTNĐVN còn được trang bị nhiều thiết bị phụ trợ, thiết bị đo các tính chất điện phục vụ trong quá trình thử nghiệm đánh giá mẫu như: Thiết bị đo LCR, Bộ cấp nguồn DC, Nguồn lập trình DC, Tải giả điện tử TTI LD400/ Anh, Tải thử ắc qui có bộ giám sát model SBS-8400/ Mỹ, Thiết bị đo điện thế đánh thủng…

Tiêu chuẩn thử nghiệm

Sau đây là danh sách một phần của một số phương pháp thử nghiệm quốc tế phổ biến dùng cho thử nghiệm đánh giá đối tượng mẫu điện, điện tử:

1. Thử nghiệm tự nhiên:

• ASTM D4364 Performing Accelerated Outdoor Weathering of Plastics Using Concentrated Sunlight. Tiến hành thử nghiệm gia tốc thời tiết ngoài trời cho nhựa sử dụng ánh sáng mặt trời tập trung

2. Thử nghiệm nhiệt, ẩm

• Tiêu chuẩn Mil STD 810G, Method 507.6 Humidity
• Tiêu chuẩn Mil STD 810G, Test Method 520.4 Temperature, Humidity, Vibration, and Altitude
• Tiêu chuẩn Mil STD 202, Method 103B: Humidity (steady state)
• Tiêu chuẩn Mil STD 202, Method 106G: Moisture resistance
• TCVN 7699 -2-30:2007, Thử nghiệm môi trường – Phần 2-30: Các thử nghiệm – Thử nghiệm Db: Nóng ẩm, chu kỳ (12h + chu kỳ 12h)
• TCVN 7699-2-38:2007, Thử nghiệm môi trường – Phần 2-38: Các thử nghiệm – Thử nghiệm Z/AD: Thử nghiệm chu kỳ nhiệt độ/độ ẩm hỗn hợp.
• TCVN 7699-2-66:2007, Thử nghiệm môi trường – Phần 2-66: Các thử nghiệm-Thử nghiệm Cx: Nóng ẩm, không đổi (hơi nước chưa bão hòa có điều áp)
• TCVN 7699-2-78:2007, Thử nghiệm môi trường – Phần 2-78: Các thử nghiệm – Thử nghiệm Cab: Nóng ẩm, không đổi.

3. Thử nghiệm lão hóa bức xạ

• Tiêu chuẩn Mil STD 202G, Test Method 505.6 Solar Radiation (Sunshine)
• ISO 16474-2 Paints and varnishes – Methods of exposure to laboratory light sources – Part 2: Xenon-arc lamps. Sơn và vecni – Phương pháp tiếp xúc với nguồn sáng trong phòng thí nghiệm – Phần 1: Đèn Xenon
• ISO 4892-2 Exposure to Laboratory Light Sources – Xenon-arc Lamps. Tiếp xúc với nguồn ánh sáng trong phòng thí nghiệm – Đèn Xenon.
• ISO 11341 Paints and Varnishes – Artificial Weathering and Exposure to Artificial Radiation – Exposure to Filtered Xenon-Arc Radiation. Sơn và Vecni – Tiếp xúc với thời tiết nhân tạo và bức xạ nhân tạo – Tiếp xúc với bức xạ Xenon-Arc được lọc

4. Thử nghiệm sương muối

• Tiêu chuẩn Mil STD 810H, Test Method 509.6 Salt Fog
• Tiêu chuẩn ASTM B117-19: Standard Practice for Operating Salt Spray (Fog) Apparatus
• Tiêu chuẩn ISO 9227:2012 Corrosion tests in artificial atmospheres – Salt spray tests
• Tiêu chuẩn Mil STD 202G, Method 101E, Salt atmosphere (corrosion)
• TCVN 7699-2-52: 2007: PHẦN 2-52 (IEC 60068-2-52:1996): Các thử nghiệm – Thử nghiệm KB: Sương muối, chu kỳ (Dung dịch Natri Clorua).
• -TCVN 7699-2-11:2007, Thử nghiệm môi trường – Phần 2-11: Các thử nghiệm – Thử nghiệm Ka: Sương muối.
• ASTM G85 Standard Practice for Modified Salt Spray (Fog) Testing. Tiêu chuẩn thử nghiệm cho kiểm tra phun mù muối
• ASTM D5894 Standard Practice for Cyclic Salt Fog/UV Exposure of Painted Metal, (Alternating Exposures in a Fog/Dry Cabinet and a UV/Condensation Cabinet). Tiêu chuẩn thử nghiệm cho chu kỳ mù muối/phơi sáng tia cực tím của kim loại được sơn phủ (tiếp xúc xen kẽ trong một buồng mù muối/khô và một buồng cực tím/ngưng tụ).
• ASTM G7 Atmospheric Environmental Exposure Testing of Nonmetallic Materials 1. Kiểm tra tiếp xúc với môi trường khí quyển cho vật liệu phi kim 1.
• ASTM G90 Performing Accelerated Outdoor Weathering of Nonmetallic Materials Using Concentrated Natural Sunlight. Tiến hành thử nghiệm gia tốc thời tiết ngoài trời của vật liệu phi kim bằng ánh sáng mặt trời tự nhiên tập trung.

5. Thử nghiệm rung xóc

• Tiêu chuẩn Mil STD 810H, Test Method 514.7 Vibration
• Tiêu chuẩn Mil STD 202, Method 201A: Vibration
• Tiêu chuẩn Mil STD 202, Method 204D: Vibration, high frequency
• Tiêu chuẩn Mil STD 202, Method 214A: Random vibration

6. Thử nghiệm môi trường ô nhiễm

• Tiêu chuẩn Mil STD 810G, Test Method 518.2: Acidic Atmosphere

7. Thử nghiệm bụi

• Tiêu chuẩn Mil STD 810G, Test Method 510.6 Sand and Dust
• Tiêu chuẩn Mil STD 202, Method 110A: Sand and Dust
• TCVN 7699-2-68:2007, Thử nghiệm môi trường – Phần 2-68: Các thử nghiệm – Thử nghiệm L: Bụi và cát.

8. Thử nghiệm IP

• Tiêu chuẩn Mil STD 810G, Test Method 506.6 Rain
• Tiêu chuẩn Mil STD 202, Method 104A: Immersion

9. Thử nghiệm sốc nhiệt

• Tiêu chuẩn Mil STD 810G, Test Method 503.6 Temperature Shock
• Tiêu chuẩn Mil STD 202, Method 107G, Thermal shock

10. Thử nghiệm nhiệt độ cao

• Tiêu chuẩn Mil STD 810G, Test Method 501.6 High Temperature
• Tiêu chuẩn Mil STD 202, Method 108A, Life (at elevated ambient temperature)

11. Thử nghiệm nhiệt độ thấp

• Tiêu chuẩn Mil STD 202, Method Test Method 502.6 Low Temperature
• TCVN 7699-2-1:2007, Thử nghiệm môi trường – Phần 2-1: Các thử nghiệm – Thử nghiệm A: Lạnh.

12. Thử nghiệm kháng dung môi

• Tiêu chuẩn Mil STD 202, Method 215K: Resistance to solvents
• TCVN 7699-2-45:2007, Thử nghiệm môi trường – Phần 2-45: Các thử nghiệm – Thử nghiệm XA và hướng dẫn: Ngâm trong dung môi làm sạch.

13. Các thử nghiệm các đặc tính về điện

• Tiêu chuẩn Mil STD 202, Method 301: Dielectric withstanding voltage
• Tiêu chuẩn Mil STD 202, Method 302: Insulation resistance
• Tiêu chuẩn Mil STD 202, Method 303A: DC resistance
• Tiêu chuẩn Mil STD 202, Method 304: Resistance temperature characteristic