Тест "Двойная 85": Как камеры постоянной температуры и влажности имитируют экстремальные условия для обеспечения надежности продукции

  В промышленном производстве, особенно в таких отраслях, как электроника, автомобилестроение, фотовольтаика и новые материалы, часто можно услышать специализированный термин — "Тест Двойная 85". Этот тест, который может показаться несколько загадочным, является неотъемлемой частью современной проверки качества и надежности продукции. Основным оборудованием, которому поручено выполнение этой критически важной процедуры, является камера постоянной температуры и влажности. Эта статья подробно рассматривает, что влечет за собой тест "Двойная 85", каким стандартам он соответствует и как эти камеры справляются с этой сложной задачей окружающей среды. Показатели испытаний соответствуют международным стандартам, таким как IEC61215 и IEC61646, а также отечественным спецификациям, таким как GB/T19394.

Что такое тест "Двойная 85"? – Определение и суть

"Двойная 85" — это распространенный отраслевой термин, который точно описывает конкретный набор условий температуры и влажности:

Первая "85": Относится к температуре +85°C.

Вторая "85": Относится к относительной влажности 85% RH.

Таким образом, "Тест Двойная 85" обычно включает в себя размещение образцов для испытаний внутри камеры постоянной температуры и влажности и поддержание окружающей среды при постоянной температуре +85°C и относительной влажности 85% в течение длительного периода времени для проведения оценки старения, долговечности или надежности.

Более глубокое понимание:
Тест "Двойная 85" — это не просто сочетание двух чисел. Он имитирует экстремальные условия высокой температуры и высокой влажности, обычно встречающиеся летом во многих регионах мира (например, в тропических и субтропических районах). Эта среда очень агрессивна и действует как мощный катализатор для продуктов, особенно электронных и электрических компонентов, быстро выявляя потенциальные дефекты.

Почему 85°C, а не 95°C или 60°C?

  Тест Двойная 85 — это стандарт, установленный инженерами по испытаниям на надежность для ускорения процесса испытаний жизненного цикла продукции. В реальных сценариях редко встречаются условия температуры 85°C и влажности 85%. Поэтому тест Двойная 85 предназначен не для воспроизведения фактических условий эксплуатации, а для моделирования надежности продукции в экстремальных условиях.

Хотя более высокие уровни температуры и влажности могут больше соответствовать некоторым реальным условиям, почему бы не выбрать еще более суровые условия испытаний? Причина заключается в статистическом анализе, который показывает, что отказы, возникающие в таких экстремальных условиях испытаний, часто не отражают проблемы, которые возникли бы при фактическом использовании продукта. Вместо этого они часто вызваны чрезмерным напряжением, налагаемым самими условиями испытаний. Благодаря накопленному практическому опыту метод испытаний "Двойная 85" был признан более соответствующим реальным сценариям. Он эффективно удовлетворяет потребность в оценке надежности продукции в экстремальных условиях, что делает его идеальным и разумным подходом к испытаниям.

Зачем проводить тест "Двойная 85"? – Цель и значение

  Основная цель теста "Двойная 85" — ускоренное стресс-тестирование. Проблемы, которые могут проявиться через годы в естественных условиях окружающей среды, могут появиться всего за сотни или даже десятки часов в жестких условиях "Двойной 85". Его основные цели оценки включают:

  Оценка устойчивости материалов: Проверка деформации, обесцвечивания, старения или разложения неметаллических материалов, таких как пластмассы, резины, покрытия и клеи, при высокой температуре и влажности.

  Проверка надежности компонентов: Проверка стабильной работы электронных компонентов, таких как интегральные схемы, печатные платы, конденсаторы и резисторы, в экстремальных условиях, предотвращение внутренней коррозии, миграции ионов, обрывов цепи или коротких замыканий, вызванных влажным теплом.

  Проверка общей стабильности продукта: Оценка соответствия стандартам герметичности, механических свойств и электрических характеристик конечного продукта (например, мобильных телефонов, автомобильных контроллеров, солнечных инверторов, аккумуляторов).

  Ускоренное испытание на срок службы: Применение нагрузки, значительно превышающей нормальные условия эксплуатации, быстрое определение срока службы и частоты отказов продукта, предоставление данных для улучшения конструкции и контроля качества.

  Проще говоря, продукт, прошедший тест "Двойная 85", демонстрирует свой потенциал для длительной стабильной работы в суровых условиях, что указывает на более высокую надежность и более надежное качество.

КамераКамера постоянной температуры и влажности: Ключевое оборудование для "Двойной 85"

  Камера постоянной температуры и влажности, способная выполнять тест "Двойная 85", должна обладать следующими ключевыми системами и характеристиками для соответствия требованиям точности вышеупомянутых стандартов:

  Система отопления: Использует высококачественные нагревательные элементы для быстрого и равномерного повышения температуры в камере до 85°C.

  Система охлаждения: Крайне важна для фазы охлаждения и для контроля влажности (путем осушения), даже несмотря на то, что для испытания требуется высокая температура. Обычно используется механическое компрессионное охлаждение.

  Система увлажнения: Основа для достижения высокой влажности 85% RH. Обычно используется котел для производства чистого пара или метод испарения воды для точной подачи пара в камеру.

  Система управления: Усовершенствованный микропроцессорный контроллер действует как "мозг", позволяя точно устанавливать и поддерживать значения температуры и влажности, с мониторингом в реальном времени для обеспечения отклонений в пределах допуска (например, температура ±0,5°C, влажность ±2% RH).

  Датчики: Высокоточные температурные датчики PT100 и емкостные датчики влажности обеспечивают обратную связь данных в реальном времени с системой управления для управления с замкнутым контуром.

  Конструкция камеры: Внутренняя часть обычно изготавливается из коррозионностойкой, легко очищаемой нержавеющей стали. Она обладает превосходной изоляцией и герметичностью для обеспечения стабильной внутренней среды без потерь энергии.

Типичная процедура теста "Двойная 85"

  Стандартный тест "Двойная 85" обычно выполняется в следующие этапы (например, используя JESD22-A101):

  Подготовка образцов и первоначальное тестирование: Выполните визуальный осмотр и испытания электрических характеристик образцов, записывая базовые данные.

  Настройка параметров: Строго установите целевую температуру (+85°C), целевую влажность (85% RH), продолжительность (например, 1000 часов) и подключите смещение питания в соответствии со стандартом на контроллере.

  Запуск: Оборудование начинает работу, нагревая и увлажняя в соответствии с предустановленной программой. Температура и влажность строго контролируются в пределах заданных значений (например, температура ±0,5°C, влажность ±2% RH).

  Непрерывная работа и мониторинг: Камера поддерживает условия "Двойная 85" и напряжение смещения в течение всего установленного периода, в то время как контролируется состояние оборудования.

  Восстановление: После тестирования образцы стабилизируются в течение определенного периода (например, 24 часа) в стандартных условиях восстановления комнатной температуры/влажности.

  Окончательный осмотр и оценка: Проведите всесторонний окончательный осмотр образцов. Сравните результаты с данными, полученными до испытаний, и определите прохождение/непрохождение на основе критериев отказа, определенных в стандарте (например, превышает ли дрейф параметра пределы, функциональный сбой).

Температура 85°C и относительная влажность 85%. Эта строгая среда испытаний ускоряет старение материалов и выявляет потенциальные дефекты, тем самым играя решающую роль в контроле качества в различных отраслях. В следующих разделах подробно описаны типичные продукты и материалы, для которых требуется тест Двойная 85, и анализируется необходимость такого тестирования.

Электронные и электрические изделия

  Электронные компоненты, печатные платы и конечные устройства являются основными объектами теста Двойная 85. Такие компоненты, как интегральные схемы (ИС), резисторы, конденсаторы и индукторы, подвержены таким проблемам, как миграция металла и снижение изоляционных характеристик при высокой влажности и температуре. Например, если материнская плата смартфона демонстрирует окисление паяных соединений или короткое замыкание после 500-часового теста Двойная 85, необходимы улучшения в процессах упаковки. Испытание на потенциальную индуцированную деградацию (PID) для фотоэлектрических модулей (солнечных панелей) также зависит от условий Двойная 85, поскольку влажность ускоряет миграцию ионов между стеклом и пленкой EVA, что приводит к снижению эффективности выработки электроэнергии. Кроме того, источники питания светодиодных драйверов и электронные блоки управления автомобилем (ECU) требуют этого теста для проверки их надежности в тропическом климате или в условиях высоких температур, таких как моторные отсеки.

Полимерные материалы и покрытия

  Оценка атмосферостойкости неметаллических материалов, таких как пластмассы, резины и клеи, неотделима от теста Двойная 85.      Примеры включают:

-Инженерные пластики: PA66 (нейлон) имеет тенденцию поглощать влагу и деполимеризоваться во влажной среде, что приводит к снижению механической прочности. Такие компоненты, как впускные коллекторы автомобилей, требуют испытаний на устойчивость к гидролизу.

-Уплотнительные материалы: Когда силиконовые резиновые прокладки используются для герметизации краев фотоэлектрических модулей, тест Двойная 85 может имитировать 25 лет старения на открытом воздухе. Если происходит растрескивание, необходима корректировка формулы.

-Покрытия и гальванические покрытия: Тест используется на автомобильной электрофорезной краске и УФ-покрытиях на корпусах приборов для проверки на вздутие или отслаивание. Например, растрескивание, наблюдаемое в покрытии панели кондиционера бренда после 240 часов испытаний, было связано с недостаточным процессом отверждения.

Новая энергия и оборудование для хранения энергии

  Материалы, используемые в литиевых батареях, такие как аноды, катоды, сепараторы и электролиты, очень чувствительны к влажности. Тест Двойная 85 может ускорить разложение электролита, помогая обнаружить выделение газа, которое может вызвать набухание батареи. В одном случае элемент батареи 18650 испытал внутреннее короткое замыкание из-за усадки сепаратора во время испытаний, что побудило производителя перейти на сепаратор с керамическим покрытием. Покрытие на биполярных пластинах для водородных топливных элементов также требует этого теста для проверки коррозионной стойкости, поскольку влажность усугубляет электрохимическую коррозию металлических пластин.

Критические компоненты в автомобильной промышленности

  Помимо автомобильной электроники, упомянутой ранее, следующие компоненты также требуют тестирования:

-Жгуты проводов и разъемы: Изоляция из ПВХ может стать хрупкой во влажных условиях, а окисление покрытий клемм может привести к плохому контакту. Например, Volkswagen Group требует, чтобы жгуты проводов выдерживали 1000 часов в условиях Двойная 85 без сбоев.

- Внутренние материалы: Во время испытаний на старение во влажной среде для пенополиуретана сидений, если выбросы формальдегида превышают стандарты, необходимо использовать добавки с низкой летучестью.

-Резиновые изделия: Если щетки стеклоочистителей показывают затвердевание или растрескивание после испытаний, необходима корректировка системы вулканизации.

Военная и аэрокосмическая продукция

  Бортовое оборудование и компоненты спутников должны выдерживать экстремальные условия. Например, испытания Двойная 85 на авиационном модуле для истребителя выявили проблемы с растрескиванием в эпоксидном компаунде, что привело к переходу на полиуретановый материал. Кремниевые солнечные элементы для космических солнечных панелей проходят этот тест для выбора моделей, устойчивых к PID.

Медицинские и упаковочные материалы

-Медицинские пластмассы: Если прозрачность материала PP, используемого в шприцах, снижается после тестирования, это может повлиять на оценку стабильности лекарств.

-Фармацевтическая упаковка: Алюминиево-пластиковые блистеры подвержены расслоению во влажной среде, что требует проверки адгезионных характеристик.

- Стерилизационная упаковка: Такие материалы, как Tyvek, должны сохранять свою функцию микробного барьера после прохождения теста.

Стандарты испытаний и отраслевые нормы

Различные области придерживаются определенных стандартов:

-Электронная промышленность: IEC 60068-2-66 (HALT Testing), JESD22-A101 (Steady-State Temperature Humidity Bias Life Test)

-Фотоэлектрическая промышленность: IEC 61215 (Damp Heat Cycle Test), UL 1703

-Автомобильная промышленность: ISO 16750-4, Volkswagen PV1210

-Военные стандарты: GJB 150.9A-2009 (Испытание на влажное тепло для военной техники)

Заключение

Тест "Двойная 85" с его, казалось бы, простой парой чисел воплощает стремление к качеству продукции, подкрепленное строгой системой международных и национальных стандартов. Камера постоянной температуры и влажности, как инструмент, обеспечивающий эту цель, имитирует экстремальные условия. Она действует как строгий "эксперт по качеству", следуя определенному "учебному плану" (различным стандартам), чтобы активно выявлять слабые места продукта. Именно эта философия "основывать действия на стандартах и готовиться к дождливым дням" гарантирует, что продукты, поступающие к конечным потребителям, выдержат испытания временем и окружающей средой, будут более безопасными, надежными и долговечными.