急速温度変化湿熱試験チャンバーは、サンプルの早期故障を引き起こす可能性のある天候、熱、または機械的ストレスをスクリーニングする方法を指します。たとえば、電子モジュール、材料、または製造の設計上の欠陥を見つけることができます。ストレススクリーニング(ESS)技術は、開発および生産段階での早期故障を検出し、設計選択エラーまたは不適切な製造プロセスによる故障のリスクを低減し、製品の信頼性を大幅に向上させることができます。環境ストレススクリーニングにより、生産テスト段階に入った信頼性の低いシステムを発見できます。これは、製品の通常の動作寿命を効果的に延長するための品質改善の標準的な方法として使用されています。SESシステムには、冷凍、加熱、除湿、加湿の自動調整機能があります(湿度機能はSESシステムのみ)。主に温度ストレススクリーニングに使用されます。また、従来の高温、低温、高温低温サイクル、一定湿度、熱、湿度、湿熱、温度と湿度の組み合わせなどの環境テストにも使用できます。
特徴:
温度変化率 5℃/分、10℃/分、15℃/分、20℃/分 等平均温度
湿度測定ボックスは、試験結果の誤判断を防ぐため、結露しないように設計されています。
プログラム可能な負荷電源、4つのON/OFF出力制御により、被試験機器の安全性を保護
拡張可能なアプリモバイルプラットフォーム管理。拡張可能なリモートサービス機能。
環境に優しい冷媒流量制御、省エネ・省電力、高速暖房・冷房
試験対象製品の独立した結露防止機能と温度、風防および煙防護機能なし
独自の動作モードにより、試験後、キャビネットは室温に戻り、試験対象製品を保護します。
拡張可能なネットワークビデオ監視、データテストと同期
制御システム保守の自動リマインダーおよび障害ケースソフトウェア設計機能
カラー画面、32ビット制御システム、E Ethernet E管理、UCBデータアクセス機能
試験対象製品を表面結露による急激な温度変化から保護するために特別に設計された乾燥空気パージ
産業用低湿度範囲20℃/10%の制御能力
自動給水システム、浄水システム、水不足警告機能を搭載
電子機器製品のストレススクリーニング、鉛フリープロセス、MIL-STD-2164、MIL-344A-4-16、MIL-2164A-19、NABMAT-9492、GJB-1032-90、GJB/Z34-5.1.6、IPC-9701などの試験要件を満たしています。注:温度と湿度分布の均一性試験方法は、内箱と各側面間の距離の有効空間測定1/10に基づいています(GB5170.18-87)。
電子製品の動作過程において、電気負荷の電圧や電流といった電気的ストレスに加え、高温や温度変化、機械的振動や衝撃、湿度や塩水噴霧、電磁界干渉などの環境ストレスも発生します。これらの環境ストレスの影響を受けると、製品の性能低下、パラメータの変動、材料の腐食など、あるいは故障に至る可能性があります。
電子製品は製造後、検査、在庫管理、輸送、使用、保守に至るまで、あらゆる段階で環境ストレスの影響を受け、製品の物理的、化学的、機械的、電気的特性が絶えず変化します。この変化の過程は、緩やかな場合もあれば、一時的な場合もあり、環境ストレスの種類と大きさによって大きく異なります。
定常状態温度ストレスとは、電子製品が特定の温度環境下で動作または保管されているときの応答温度を指します。応答温度が製品の許容限界を超えると、部品製品は規定の電気的パラメータ範囲内で動作できなくなり、製品材料の軟化や変形、絶縁性能の低下、さらには過熱による焼損を引き起こす可能性があります。この場合、製品は高温ストレスにさらされ、高温過負荷は短時間で製品の故障を引き起こす可能性があります。応答温度が製品の規定動作温度範囲を超えない場合、定常状態温度ストレスの影響は長期的な影響として現れます。時間の経過とともに製品材料が徐々に劣化し、電気的性能パラメータが変動または低下し、最終的に製品の故障につながります。この場合、製品の温度ストレスは長期的な温度ストレスです。電子製品が受ける定常状態温度ストレスは、製品の周囲温度負荷と、製品自身の消費電力によって発生する熱に起因します。例えば、放熱システムの故障や機器の高温熱流漏れにより、部品の温度が許容温度の上限を超え、部品が高温にさらされることがあります。ストレス:保管環境温度の長期安定動作条件下では、製品は長期温度ストレスを受けます。電子製品の耐高温限界能力は、段階的高温ベーキングテストによって決定でき、長期温度下での電子製品の耐用年数は、定常状態寿命テスト(高温加速)によって評価できます。
温度変化によるストレスとは、電子製品が温度変化状態にあるとき、製品の機能材料の熱膨張係数の違いにより、材料界面に温度変化による熱ストレスがかかることを意味します。温度が急激に変化すると、材料界面で製品が瞬時に破裂したり破損したりする可能性があります。このとき、製品は温度変化による過ストレスまたは温度ショックストレスを受けています。温度変化が比較的緩やかな場合、温度変化によるストレスの影響は長時間にわたって現れます。材料界面は温度変化によって発生する熱ストレスに耐え続け、微小領域で微細な亀裂損傷が発生する可能性があります。この損傷は徐々に蓄積され、最終的に製品の材料界面に亀裂や破損が生じます。このとき、製品は長期間にわたって温度変動ストレスまたは温度サイクルストレスにさらされています。電子製品が受ける温度変化によるストレスは、製品が置かれている環境の温度変化と製品自身のスイッチング状態から生じます。例えば、暖かい屋内から寒い屋外へ移動する場合、強い日射、突然の雨や水没、地上から航空機の高高度への急激な温度変化、低温環境での断続的な作業、宇宙空間での日の出と日没による変化、マイクロ回路モジュールのリフローはんだ付けや再加工など、製品は温度ショックストレスを受けます。また、機器は、自然気候の温度の周期的な変化、断続的な作業条件、機器システム自体の動作温度の変化、通信機器の通話量の変化によって、消費電力の変動が生じ、製品は温度サイクルストレスを受けます。熱衝撃試験は、急激な温度変化を受けた際の電子製品の耐性を評価するために使用でき、温度サイクル試験は、高温と低温が交互に繰り返される条件下で長時間動作する電子製品の適応性を評価するために使用できます。
2. 機械的応力
電子製品にかかる機械的ストレスには、機械的振動、機械的衝撃、および一定の加速度(遠心力)の3種類が含まれます。
機械的振動応力とは、環境外力の作用下で電子製品が特定の平衡位置の周りを往復運動することによって発生する機械的応力の一種を指します。機械的振動は、その原因によって自由振動、強制振動、自励振動に分類され、機械的振動の運動法則によって正弦波振動とランダム振動に分類されます。これら2つの振動形式は製品に異なる破壊力を持ち、後者の方が破壊力が大きいため、振動試験評価のほとんどはランダム振動試験を採用しています。機械的振動が電子製品に及ぼす影響には、振動によって引き起こされる製品の変形、曲がり、亀裂、破損などが含まれます。長期間の振動応力下にある電子製品は、疲労や機械的疲労破壊により構造界面材料に亀裂を生じさせます。共振が発生すると、過応力亀裂破壊につながり、電子製品に瞬時の構造的損傷を引き起こします。電子製品の機械的振動ストレスは、航空機、車両、船舶、航空機、地上機械構造物の回転、脈動、振動などの動作環境の機械的負荷に起因します。特に、製品が非動作状態で輸送されている場合や、車両搭載部品または航空機搭載部品として動作中に動作している場合、機械的振動ストレスに耐えることは避けられません。機械的振動試験(特にランダム振動試験)は、動作中の反復的な機械的振動に対する電子製品の適応性を評価するために使用できます。
機械的衝撃応力とは、外部環境力の作用下で電子製品と他の物体(または部品)が直接的に相互作用することによって生じる機械的応力の一種であり、瞬間的に製品の力、変位、速度、または加速度が急激に変化します。機械的衝撃応力の作用下では、製品は非常に短い時間で相当量のエネルギーを放出および伝達し、電子製品の誤動作、瞬間的な断線/短絡、組み立てられたパッケージ構造の亀裂や破損など、製品に深刻な損傷を与える可能性があります。振動の長期作用によって引き起こされる累積的な損傷とは異なり、機械的衝撃による製品への損傷は、エネルギーの集中放出として現れます。機械的衝撃試験の規模は大きく、衝撃パルスの持続時間は短くなります。製品に損傷を与えるピーク値はメインパルスです。持続時間はわずか数ミリ秒から数十ミリ秒であり、メインパルス後の振動は急速に減衰します。この機械的衝撃応力の大きさは、衝撃パルスのピーク加速度と持続時間によって決まります。ピーク加速度の大きさは、製品に加わる衝撃力の大きさを反映しており、製品への衝撃パルスの持続時間の影響は、製品の固有振動数に関連しています。電子製品が受ける機械的衝撃応力は、緊急ブレーキや車両の衝撃、航空機の空中投下や落下、砲撃、化学爆発、核爆発、爆発など、電子機器や装置の機械的状態の急激な変化から生じます。積み下ろし、輸送、現場作業によって生じる機械的衝撃、突然の力、または突然の動きも、製品に機械的衝撃を与え、製品が機械的衝撃に耐えられるようにします。機械的衝撃試験は、電子製品(回路構造など)が使用中や輸送中に非反復的な機械的衝撃に適応できるかどうかを評価するために使用できます。
定加速度(遠心力)応力とは、電子製品が移動キャリア上で動作している際に、キャリアの移動方向が連続的に変化することによって発生する遠心力の一種を指します。遠心力は仮想的な慣性力であり、回転体を回転中心から遠ざける力です。遠心力と向心力は大きさが等しく、方向が逆です。合力による外力によって形成され、円の中心に向かう向心力がなくなると、回転体は回転しなくなり、回転軌道の接線方向に沿って飛び出し、その瞬間に製品が損傷します。遠心力の大きさは、移動体の質量、移動速度、加速度(回転半径)に関係します。しっかりと溶接されていない電子部品の場合、遠心力の作用により、はんだ接合部が分離して部品が飛び出す現象が発生し、製品が故障します。電子製品にかかる遠心力は、走行中の車両、航空機、ロケットなど、移動方向における電子機器の動作条件が絶えず変化し、方向転換が行われることによって生じるため、電子機器および内部部品は重力以外の遠心力に耐えなければなりません。作用時間は数秒から数分に及びます。ロケットを例にとると、方向転換が完了すると遠心力は消滅し、その後再び遠心力が変化して作用するため、長時間にわたって連続的に遠心力が作用する可能性があります。定加速度試験(遠心力試験)は、電子製品、特に大型表面実装部品の溶接構造の堅牢性を評価するために使用できます。
3. 水分ストレス
水分ストレスとは、電子製品が一定の湿度の大気環境で動作する際に受ける水分ストレスのことです。電子製品は湿度に非常に敏感です。環境の相対湿度が30%RHを超えると、製品の金属材料が腐食し、電気的性能パラメータが変動したり、低下したりする可能性があります。たとえば、長期間の高湿度条件下では、絶縁材料の絶縁性能が吸湿後に低下し、短絡や高電圧感電を引き起こします。プラグやソケットなどの接触型電子部品は、表面に水分が付着すると腐食しやすく、酸化膜が形成され、接触デバイスの抵抗が増加し、深刻な場合には回路が遮断されます。非常に湿度の高い環境では、霧や水蒸気によってリレー接点が作動した際に火花が発生し、動作しなくなることがあります。半導体チップは水蒸気に敏感で、チップ表面に水蒸気が付着すると、電子部品が水蒸気によって腐食されるのを防ぐために、外部の雰囲気や汚染から部品を隔離するために、封止または気密包装技術が採用されます。電子製品が受ける水分ストレスは、電子機器や装置の動作環境における付属材料の表面の水分と、部品内部に浸透する水分から生じます。水分ストレスの大きさは、環境湿度レベルに関係します。私の国の南東沿岸地域は湿度が高い地域であり、特に春と夏には相対湿度が90%RHを超えるため、湿度の影響は避けられない問題です。高湿度条件下での使用または保管に対する電子製品の適応性は、定常湿熱試験および湿度耐性試験によって評価できます。
4. 塩水噴霧ストレス
塩水噴霧応力とは、電子製品が塩分を含む微細な液滴からなる大気分散環境下で動作する際に、材料表面に生じる塩水噴霧応力のことです。塩霧は一般的に海洋気候環境や内陸の塩湖気候環境から発生し、その主成分はNaClと水蒸気です。Na+イオンとCl-イオンの存在は、金属材料の腐食の根本原因です。塩水噴霧が絶縁体の表面に付着すると、表面抵抗が低下し、絶縁体が塩溶液を吸収すると、体積抵抗は4桁も低下します。塩水噴霧が可動機械部品の表面に付着すると、腐食物質の発生により抵抗が増加します。摩擦係数が増加すると、可動部品が固着する可能性もあります。半導体チップの腐食を防ぐために封止や気密技術が採用されていますが、電子機器の外部ピンは塩水噴霧腐食により機能を失うことが避けられません。PCBの腐食は、隣接する配線を短絡させる可能性があります。電子製品が受ける塩水噴霧ストレスは、大気中の塩分噴霧に由来します。沿岸地域や船舶などでは、大気中に多量の塩分が含まれており、電子部品のパッケージに深刻な影響を与えます。塩水噴霧試験は、電子パッケージの腐食を促進し、耐塩水噴霧性を評価するために用いられます。
5. 電磁ストレス
電磁ストレスとは、電子製品が交流電場と交流磁場の電磁場中で受ける電磁ストレスのことです。電磁場は電場と磁場の2つの側面から構成され、その特性はそれぞれ電場強度E(または電束密度D)と磁束密度B(または磁場強度H)で表されます。電磁場では、電場と磁場は密接に関係しています。時間的に変化する電場は磁場を生じさせ、時間的に変化する磁場は電場を生じさせます。電場と磁場の相互励起により、電磁場が運動して電磁波が形成されます。電磁波は真空中または物質中を自力で伝播することができます。電場と磁場は同位相で振動し、互いに垂直です。これらは空間を波の形で移動します。移動する電場、磁場、および伝播方向は互いに垂直です。真空中における電磁波の伝播速度は光速(3×10^8m/s)です。一般的に、電磁干渉の対象となる電磁波は電波とマイクロ波です。電磁波の周波数が高いほど、電磁放射能力は大きくなります。電子部品製品においては、電磁界の電磁干渉(EMI)が、部品の電磁両立性(EMC)に影響を与える主な要因となります。この電磁干渉源は、電子部品の内部部品間の相互干渉と外部電子機器からの干渉によって生じます。これは、電子部品の性能や機能に深刻な影響を与える可能性があります。例えば、DC/DC電源モジュールの内部磁気部品が電子機器に電磁干渉を引き起こすと、出力リップル電圧パラメータに直接影響を与えます。また、無線周波数放射が電子製品に与える影響は、製品筐体を通して内部回路に直接侵入するか、伝導妨害に変換されて製品内部に侵入します。電子部品の耐電磁干渉能力は、電磁両立性試験と電磁界近傍界スキャン検出によって評価できます。
投稿日時:2023年9月11日
