การทดสอบ "Double 85": วิธีการที่ห้องควบคุมอุณหภูมิและความชื้นจำลองสภาวะสุดขีดเพื่อสร้างความน่าเชื่อถือของผลิตภัณฑ์

  ในการผลิตทางอุตสาหกรรม โดยเฉพาะอย่างยิ่งในภาคส่วนต่างๆ เช่น อิเล็กทรอนิกส์ ยานยนต์ โฟโตโวลตาอิก และวัสดุใหม่ มักจะได้ยินคำศัพท์เฉพาะทางบ่อยครั้ง นั่นคือ "การทดสอบ Double 85" การทดสอบนี้ซึ่งอาจฟังดูคลุมเครือเล็กน้อย เป็นส่วนสำคัญที่ขาดไม่ได้ในการตรวจสอบคุณภาพและความน่าเชื่อถือของผลิตภัณฑ์สมัยใหม่ อุปกรณ์หลักที่มีหน้าที่ดำเนินการตามขั้นตอนที่สำคัญนี้คือห้องควบคุมอุณหภูมิและความชื้นคงที่ บทความนี้ให้รายละเอียดเกี่ยวกับสิ่งที่การทดสอบ "Double 85" เกี่ยวข้อง มาตรฐานที่สอดคล้อง และวิธีที่ห้องเหล่านี้ทำตามความท้าทายด้านสิ่งแวดล้อมที่รุนแรงนี้ ตัวบ่งชี้การทดสอบเป็นไปตามมาตรฐานสากล เช่น IEC61215 และ IEC61646 รวมถึงข้อกำหนดภายในประเทศ เช่น GB/T19394

การทดสอบ "Double 85" คืออะไร – คำจำกัดความและสาระสำคัญ

"Double 85" เป็นคำศัพท์ทั่วไปในอุตสาหกรรมที่อธิบายชุดของสภาวะอุณหภูมิและความชื้นเฉพาะ:

ตัวเลข "85" ตัวแรก: หมายถึงอุณหภูมิ +85°C

ตัวเลข "85" ตัวที่สอง: หมายถึงความชื้นสัมพัทธ์ 85% RH

ดังนั้น "การทดสอบ Double 85" โดยทั่วไปเกี่ยวข้องกับการวางตัวอย่างทดสอบไว้ภายในห้องควบคุมอุณหภูมิและความชื้นคงที่ และรักษาสภาพแวดล้อมที่ +85°C และ 85% RH อย่างต่อเนื่องเป็นระยะเวลานาน เพื่อทำการประเมินอายุการใช้งาน ความทนทาน หรือความน่าเชื่อถือ

ความเข้าใจที่ลึกซึ้งยิ่งขึ้น:
การทดสอบ "Double 85" ไม่ได้เป็นเพียงการรวมกันของตัวเลขสองตัวเท่านั้น มันจำลองสภาพแวดล้อมที่มีอุณหภูมิสูงและความชื้นสูง ซึ่งมักพบได้ทั่วไปในช่วงฤดูร้อนในหลายภูมิภาคของโลก (เช่น เขตร้อนและกึ่งเขตร้อน) สภาพแวดล้อมนี้มีความรุนแรงสูงและทำหน้าที่เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาที่มีประสิทธิภาพสำหรับผลิตภัณฑ์ โดยเฉพาะอย่างยิ่งส่วนประกอบอิเล็กทรอนิกส์และไฟฟ้า ซึ่งจะเปิดเผยข้อบกพร่องที่อาจเกิดขึ้นได้อย่างรวดเร็ว

ทำไมต้อง 85°C และไม่ใช่ 95°C หรือ 60°C?

  การทดสอบ Double 85 เป็นมาตรฐานที่กำหนดโดยวิศวกรทดสอบความน่าเชื่อถือเพื่อเร่งกระบวนการทดสอบวงจรชีวิตของผลิตภัณฑ์ ในสถานการณ์จริง การพบสภาวะอุณหภูมิ 85°C และความชื้น 85% นั้นเป็นเรื่องยาก ดังนั้น การทดสอบ Double 85 จึงไม่ได้มีวัตถุประสงค์เพื่อจำลองสภาพแวดล้อมการใช้งานจริง แต่เพื่อจำลองความน่าเชื่อถือของผลิตภัณฑ์ภายใต้สภาวะสุดขีด

ในขณะที่ระดับอุณหภูมิและความชื้นที่สูงขึ้นอาจใกล้เคียงกับสภาพแวดล้อมในโลกแห่งความเป็นจริงบางอย่างมากขึ้น ทำไมไม่เลือกสภาวะการทดสอบที่รุนแรงกว่านั้น? เหตุผลอยู่ที่การวิเคราะห์ทางสถิติ ซึ่งแสดงให้เห็นว่าความล้มเหลวที่เกิดขึ้นภายใต้สภาวะการทดสอบที่รุนแรงดังกล่าว มักจะไม่สะท้อนถึงปัญหาที่จะเกิดขึ้นระหว่างการใช้งานผลิตภัณฑ์จริง แต่บ่อยครั้งเกิดจากความเครียดที่มากเกินไปที่เกิดจากสภาวะการทดสอบเอง จากประสบการณ์จริงที่สะสมมา วิธีการทดสอบ Double 85 ได้รับการยอมรับว่าสอดคล้องกับสถานการณ์ในโลกแห่งความเป็นจริงมากขึ้น โดยตอบสนองความต้องการในการประเมินความน่าเชื่อถือของผลิตภัณฑ์ภายใต้สภาวะสุดขีดได้อย่างมีประสิทธิภาพ ทำให้เป็นแนวทางการทดสอบที่เหมาะสมและสมเหตุสมผล

ทำไมต้องทำการทดสอบ "Double 85" – วัตถุประสงค์และความสำคัญ

  วัตถุประสงค์หลักของการทดสอบ "Double 85" คือการทดสอบความเครียดแบบเร่งรัด ปัญหาที่อาจใช้เวลาหลายปีในการแสดงออกภายใต้สภาพแวดล้อมตามธรรมชาติสามารถปรากฏได้ภายในเวลาเพียงไม่กี่ร้อยหรือแม้แต่สิบชั่วโมงภายใต้สภาวะ "Double 85" ที่เข้มงวด วัตถุประสงค์หลักในการประเมิน ได้แก่:

  การประเมินความทนทานของวัสดุ: การตรวจสอบว่าวัสดุที่ไม่ใช่โลหะ เช่น พลาสติก ยาง สารเคลือบ และกาว จะเสียรูป เปลี่ยนสี เสื่อมสภาพ หรือสลายตัวภายใต้อุณหภูมิและความชื้นสูงหรือไม่

  การตรวจสอบความน่าเชื่อถือของส่วนประกอบ: การทดสอบว่าส่วนประกอบอิเล็กทรอนิกส์ เช่น วงจรรวม, PCB, ตัวเก็บประจุ และตัวต้านทาน สามารถทำงานได้อย่างเสถียรภายใต้สภาวะสุดขีด ป้องกันการกัดกร่อนภายใน การโยกย้ายไอออน วงจรเปิด หรือไฟฟ้าลัดวงจรที่เกิดจากความชื้นและความร้อน

  การตรวจสอบความเสถียรโดยรวมของผลิตภัณฑ์: การประเมินว่าประสิทธิภาพการซีล คุณสมบัติทางกล และประสิทธิภาพทางไฟฟ้าของผลิตภัณฑ์สำเร็จรูป (เช่น โทรศัพท์มือถือ ตัวควบคุมยานยนต์ อินเวอร์เตอร์พลังงานแสงอาทิตย์ แบตเตอรี่) เป็นไปตามมาตรฐานหรือไม่

  การทดสอบอายุการใช้งานแบบเร่งรัด: โดยการใช้ความเครียดที่เกินกว่าสภาวะการใช้งานปกติอย่างมาก การประมาณอายุการใช้งานและอัตราความล้มเหลวของผลิตภัณฑ์อย่างรวดเร็ว โดยให้การสนับสนุนข้อมูลสำหรับการปรับปรุงการออกแบบและการควบคุมคุณภาพ

  กล่าวโดยสรุป ผลิตภัณฑ์ที่ผ่านการทดสอบ "Double 85" แสดงให้เห็นถึงศักยภาพในการทำงานที่เสถียรในระยะยาวในสภาพแวดล้อมที่รุนแรง ซึ่งบ่งบอกถึงความน่าเชื่อถือที่สูงขึ้นและคุณภาพที่น่าเชื่อถือยิ่งขึ้น

The ห้องควบคุมอุณหภูมิและความชื้นคงที่: อุปกรณ์สำคัญสำหรับการทดสอบ "Double 85"

  ห้องควบคุมอุณหภูมิและความชื้นคงที่ที่สามารถทำการทดสอบ "Double 85" ได้ จะต้องมีระบบและลักษณะสำคัญดังต่อไปนี้ เพื่อให้เป็นไปตามข้อกำหนดด้านความแม่นยำของมาตรฐานดังกล่าว:

  ระบบทำความร้อน: ใช้ส่วนประกอบทำความร้อนคุณภาพสูงเพื่อเพิ่มอุณหภูมิของห้องอย่างรวดเร็วและสม่ำเสมอถึง 85°C

  ระบบทำความเย็น: มีความสำคัญอย่างยิ่งสำหรับขั้นตอนการทำความเย็นและการควบคุมความชื้น (ผ่านการลดความชื้น) แม้ว่าการทดสอบจะต้องใช้อุณหภูมิสูง โดยทั่วไปจะใช้การทำความเย็นแบบอัดเชิงกล

  ระบบเพิ่มความชื้น: เป็นหัวใจสำคัญในการบรรลุความชื้นสูง 85% RH โดยปกติจะใช้หม้อไอน้ำเพื่อผลิตไอน้ำบริสุทธิ์ หรือวิธีการระเหยของถาดน้ำเพื่อฉีดไอน้ำเข้าไปในห้องอย่างแม่นยำ

  ระบบควบคุม: ตัวควบคุมไมโครโปรเซสเซอร์ขั้นสูงทำหน้าที่เป็น "สมอง" ช่วยให้สามารถตั้งค่าและรักษาค่าอุณหภูมิและความชื้นได้อย่างแม่นยำ พร้อมการตรวจสอบแบบเรียลไทม์เพื่อให้แน่ใจว่าความผันผวนยังคงอยู่ในเกณฑ์ที่ยอมรับได้ (เช่น อุณหภูมิ ±0.5°C, ความชื้น ±2% RH)

  เซ็นเซอร์: เซ็นเซอร์อุณหภูมิ PT100 ที่มีความแม่นยำสูงและเซ็นเซอร์ความชื้นแบบ capacitive ให้ข้อมูลป้อนกลับแบบเรียลไทม์ไปยังระบบควบคุมสำหรับการควบคุมแบบวงปิด

  โครงสร้างห้อง: ภายในมักทำจากสแตนเลสสตีลทนต่อการกัดกร่อน ทำความสะอาดง่าย มีฉนวนและการซีลที่ดีเยี่ยมเพื่อให้แน่ใจว่าสภาพแวดล้อมภายในมีความเสถียรโดยไม่สูญเสียพลังงาน

ขั้นตอนการทดสอบ "Double 85" ทั่วไป

  การทดสอบ "Double 85" มาตรฐานโดยทั่วไปจะทำตามขั้นตอนเหล่านี้ (โดยใช้ JESD22-A101 เป็นตัวอย่าง):

  การเตรียมตัวอย่างและการทดสอบเบื้องต้น: ดำเนินการตรวจสอบด้วยสายตาและการทดสอบประสิทธิภาพทางไฟฟ้ากับตัวอย่าง บันทึกข้อมูลพื้นฐาน

  การตั้งค่าพารามิเตอร์: ตั้งค่าอุณหภูมิเป้าหมาย (+85°C) ความชื้นเป้าหมาย (85% RH) ระยะเวลา (เช่น 1,000 ชั่วโมง) และเชื่อมต่อแหล่งจ่ายไฟตามมาตรฐานบนตัวควบคุมอย่างเคร่งครัด

  การเริ่มต้น: อุปกรณ์เริ่มทำงาน ทำความร้อนและเพิ่มความชื้นตามโปรแกรมที่ตั้งไว้ล่วงหน้า อุณหภูมิและความชื้นถูกควบคุมอย่างเคร่งครัดภายในค่าที่ตั้งไว้ (เช่น อุณหภูมิ ±0.5°C, ความชื้น ±2% RH)

  การทำงานและการตรวจสอบอย่างต่อเนื่อง: ห้องควบคุมรักษาสภาวะ "Double 85" และแรงดันไฟฟ้าไบอัสตลอดระยะเวลาที่กำหนด ในขณะที่ตรวจสอบสถานะของอุปกรณ์

  การกู้คืน: หลังจากการทดสอบ ตัวอย่างจะถูกทำให้เสถียรเป็นระยะเวลาที่กำหนด (เช่น 24 ชั่วโมง) ภายใต้สภาวะการกู้คืนอุณหภูมิ/ความชื้นในห้องมาตรฐาน

  การตรวจสอบและการประเมินขั้นสุดท้าย: ดำเนินการตรวจสอบขั้นสุดท้ายอย่างครอบคลุมกับตัวอย่าง เปรียบเทียบผลลัพธ์กับข้อมูลก่อนการทดสอบ และกำหนดว่าผ่าน/ไม่ผ่านตามเกณฑ์ความล้มเหลวที่กำหนดไว้ในมาตรฐาน (เช่น ไม่ว่าการดริฟท์ของพารามิเตอร์จะเกินขีดจำกัดหรือไม่ ความล้มเหลวในการทำงาน)

อุณหภูมิ 85°C และความชื้นสัมพัทธ์ 85%สภาพแวดล้อมการทดสอบที่เข้มงวดนี้ช่วยเร่งการเสื่อมสภาพของวัสดุและเปิดเผยข้อบกพร่องที่อาจเกิดขึ้น ซึ่งมีบทบาทสำคัญในการควบคุมคุณภาพในหลายอุตสาหกรรม ส่วนต่อไปนี้จะให้รายละเอียดเกี่ยวกับผลิตภัณฑ์และวัสดุทั่วไปที่ต้องมีการทดสอบ Double 85 และวิเคราะห์ความจำเป็นในการทดสอบดังกล่าว

ผลิตภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์และไฟฟ้า

  ส่วนประกอบอิเล็กทรอนิกส์ แผงวงจร และอุปกรณ์ปลายทางเป็นหัวข้อหลักของการทดสอบ Double 85 ส่วนประกอบต่างๆ เช่น วงจรรวม (IC), ตัวต้านทาน, ตัวเก็บประจุ และตัวเหนี่ยวนำ มีแนวโน้มที่จะเกิดปัญหาต่างๆ เช่น การโยกย้ายของโลหะและการลดลงของประสิทธิภาพฉนวนภายใต้ความชื้นและอุณหภูมิสูง ตัวอย่างเช่น หากเมนบอร์ดสมาร์ทโฟนแสดงการเกิดออกซิเดชันของรอยต่อบัดกรีหรือการลัดวงจรหลังจากทำการทดสอบ Double 85 เป็นเวลา 500 ชั่วโมง จำเป็นต้องปรับปรุงกระบวนการบรรจุภัณฑ์ การทดสอบ Potential Induced Degradation (PID) สำหรับโมดูลโฟโตโวลตาอิก (แผงโซลาร์เซลล์) ยังขึ้นอยู่กับสภาวะ Double 85 เนื่องจากความชื้นช่วยเร่งการโยกย้ายไอออนระหว่างกระจกและฟิล์ม EVA ซึ่งนำไปสู่ประสิทธิภาพการผลิตพลังงานที่ลดลง นอกจากนี้ แหล่งจ่ายไฟไดรเวอร์ LED และหน่วยควบคุมอิเล็กทรอนิกส์ยานยนต์ (ECU) ยังต้องมีการทดสอบนี้เพื่อตรวจสอบความน่าเชื่อถือในสภาพอากาศเขตร้อนหรือสภาพแวดล้อมที่มีอุณหภูมิสูง เช่น ช่องเครื่องยนต์

วัสดุโพลีเมอร์และการเคลือบผิว

  การประเมินความทนทานต่อสภาพอากาศของวัสดุที่ไม่ใช่โลหะ เช่น พลาสติก ยาง และกาว ไม่สามารถแยกออกจากการทดสอบ Double 85 ได้      ตัวอย่าง ได้แก่:

-พลาสติกวิศวกรรม: PA66 (ไนลอน) มีแนวโน้มที่จะดูดซับความชื้นและสลายตัวในสภาพแวดล้อมที่มีความชื้นและความร้อน ซึ่งนำไปสู่ความแข็งแรงทางกลที่ลดลง ส่วนประกอบต่างๆ เช่น ท่อร่วมไอดีของยานยนต์ต้องได้รับการทดสอบความทนทานต่อการไฮโดรไลซิส

-วัสดุซีล: เมื่อใช้ปะเก็นยางซิลิโคนสำหรับซีลขอบของโมดูลโฟโตโวลตาอิก การทดสอบ Double 85 สามารถจำลองอายุการใช้งานกลางแจ้ง 25 ปีได้ หากเกิดรอยร้าว จำเป็นต้องปรับสูตร

-สารเคลือบและการชุบ: การทดสอบนี้ใช้กับสีเคลือบด้วยไฟฟ้าของยานยนต์และการเคลือบ UV บนตัวเรือนเครื่องใช้ไฟฟ้าเพื่อตรวจสอบการพองตัวหรือการลอกออก ตัวอย่างเช่น รอยร้าวที่สังเกตได้ในการเคลือบแผงเครื่องปรับอากาศของแบรนด์หนึ่งหลังจากทำการทดสอบเป็นเวลา 240 ชั่วโมง ถูกสืบย้อนกลับไปยังกระบวนการบ่มที่ไม่เพียงพอ

พลังงานใหม่และอุปกรณ์จัดเก็บพลังงาน

  วัสดุที่ใช้ในแบตเตอรี่ลิเธียม เช่น ขั้วบวก ขั้วลบ ตัวคั่น และอิเล็กโทรไลต์ มีความไวต่อความชื้นสูง การทดสอบ Double 85 สามารถเร่งการสลายตัวของอิเล็กโทรไลต์ ช่วยในการตรวจจับการผลิตก๊าซที่อาจทำให้แบตเตอรี่บวม ในกรณีหนึ่ง เซลล์แบตเตอรี่ 18650 เกิดไฟฟ้าลัดวงจรภายในเนื่องจากการหดตัวของตัวคั่นระหว่างการทดสอบ ทำให้ผู้ผลิตต้องเปลี่ยนไปใช้ตัวคั่นเคลือบเซรามิก การเคลือบบนแผ่นไบโพลาร์สำหรับเซลล์เชื้อเพลิงไฮโดรเจนยังต้องมีการทดสอบนี้เพื่อตรวจสอบความทนทานต่อการกัดกร่อน เนื่องจากความชื้นทำให้การกัดกร่อนทางไฟฟ้าเคมีของแผ่นโลหะแย่ลง

ส่วนประกอบสำคัญในอุตสาหกรรมยานยนต์

  นอกเหนือจากอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ยานยนต์ที่กล่าวถึงก่อนหน้านี้ ส่วนประกอบต่อไปนี้ยังต้องมีการทดสอบ:

-ชุดสายไฟและขั้วต่อ: ฉนวน PVC อาจเปราะในสภาวะที่มีความชื้นและความร้อน และการเกิดออกซิเดชันของการชุบขั้วต่ออาจนำไปสู่การสัมผัสที่ไม่ดี ตัวอย่างเช่น กลุ่มโฟล์คสวาเกนกำหนดให้ชุดสายไฟทนทานต่อสภาวะ Double 85 เป็นเวลา 1,000 ชั่วโมงโดยไม่เกิดความล้มเหลว

- วัสดุภายใน: ระหว่างการทดสอบอายุความชื้นและความร้อนสำหรับโฟมโพลียูรีเทนของเบาะนั่ง หากการปล่อยฟอร์มาลดีไฮด์เกินมาตรฐาน จะต้องใช้สารเติมแต่งที่มีความผันผวนต่ำ

- ผลิตภัณฑ์ยาง: หากใบปัดน้ำฝนแสดงการแข็งตัวหรือรอยร้าวหลังจากการทดสอบ จำเป็นต้องปรับระบบวัลคาไนซ์

ผลิตภัณฑ์ทางทหารและอวกาศ

  อุปกรณ์บนเครื่องบินและส่วนประกอบดาวเทียมต้องทนต่อสภาพแวดล้อมที่รุนแรง ตัวอย่างเช่น การทดสอบ Double 85 บนโมดูลการบินและอวกาศสำหรับเครื่องบินขับไล่แสดงปัญหาการแตกร้าวในสารประกอบพอตติ้งอีพ็อกซีเรซิน ซึ่งนำไปสู่การเปลี่ยนไปใช้วัสดุโพลียูรีเทน เซลล์สุริยะซิลิคอนสำหรับแผงโซลาร์เซลล์ยานอวกาศได้รับการคัดกรองโดยใช้การทดสอบนี้เพื่อเลือกรุ่นที่ทนทานต่อ PID

วัสดุทางการแพทย์และบรรจุภัณฑ์

-พลาสติกทางการแพทย์: หากความโปร่งใสของวัสดุ PP ที่ใช้ในกระบอกฉีดยาลดลงหลังจากการทดสอบ อาจส่งผลต่อการประเมินความเสถียรของยา

-บรรจุภัณฑ์ยา: ตุ่มพลาสติกอะลูมิเนียมมีแนวโน้มที่จะเกิดการแยกชั้นในสภาพแวดล้อมที่มีความชื้นและความร้อน ซึ่งต้องมีการตรวจสอบประสิทธิภาพของกาว

- บรรจุภัณฑ์ฆ่าเชื้อ: วัสดุอย่าง Tyvek จำเป็นต้องรักษาฟังก์ชันการกั้นจุลินทรีย์ไว้หลังจากผ่านการทดสอบ

มาตรฐานการทดสอบและข้อบังคับของอุตสาหกรรม

สาขาต่างๆ ปฏิบัติตามมาตรฐานเฉพาะ:

-อุตสาหกรรมอิเล็กทรอนิกส์: IEC 60068-2-66 (การทดสอบ HALT), JESD22-A101 (การทดสอบอายุการใช้งานแบบไบอัสความชื้นอุณหภูมิคงที่)

-อุตสาหกรรมโฟโตโวลตาอิก: IEC 61215 (การทดสอบวงจรความร้อนชื้น), UL 1703

-อุตสาหกรรมยานยนต์: ISO 16750-4, โฟล์คสวาเกน PV1210

-มาตรฐานทางทหาร: GJB 150.9A-2009 (การทดสอบความชื้นความร้อนสำหรับอุปกรณ์ทางทหาร)

บทสรุป

การทดสอบ "Double 85" ด้วยตัวเลขที่ดูเหมือนง่ายคู่นี้ แสดงถึงการแสวงหาคุณภาพของผลิตภัณฑ์ โดยได้รับการสนับสนุนจากระบบมาตรฐานสากลและระดับชาติที่เข้มงวด ห้องควบคุมอุณหภูมิและความชื้นคงที่ ในฐานะเครื่องมือที่ช่วยให้บรรลุเป้าหมายนี้ จำลองสภาพแวดล้อมที่รุนแรง มันทำหน้าที่เหมือน "ผู้ตรวจสอบคุณภาพ" ที่เข้มงวด โดยทำตาม "หลักสูตร" ที่กำหนด (มาตรฐานต่างๆ) เพื่อเปิดเผยจุดอ่อนของผลิตภัณฑ์เชิงรุก มันเป็นปรัชญาของ "การกระทำตามมาตรฐานและการเตรียมพร้อมสำหรับวันฝนตก" ที่ทำให้มั่นใจได้ว่าผลิตภัณฑ์ที่เข้าถึงผู้บริโภคปลายทางสามารถทนต่อการทดสอบของเวลาและสภาพแวดล้อมได้ ปลอดภัยกว่า น่าเชื่อถือกว่า และทนทานกว่า