CONTACT US



Weather Testing for Electronic Components

การตรวจอิเล็กทรอนิกส์ที่อยู่ outdoor เช่น โทรศัพท์ (ความทนทานต่อความร้อน) และ เครื่อง GPS ที่ใช้ระหว่างเดินป่า (อยู่ในสภาวะข้างนอก)

IEC (international electronic commission) 60068-2-5 เป็น Test แรกของการตรวจสอบความเปลี่ยนแปลงทางความทนทานต่อความร้อน คุณสมบัติทางกายภาพ เคมี และ การนำไฟฟ้าของชิ้นส่วนตัวอย่าง ต่อรังสีแสงตะวัน (Solar Radiation)

IEC 60068-2-5 Test นี้มีเพื่อสามารถสร้างมาตรฐานการตรวจชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์ที่เจอสภาวะต่าง ๆ รวมถึง อุณหภูมิอากาศ การสั้นสะเทือน แรงสะเทือน หมอกเกลือ และ สภาวะอากาศโดยรวม Test นี้แบ่งเป็นสามส่วน

  1. IEC 60068-1: General and Guidance
  2. IEC 60068-2-X: Tests
  3. IEC 60068-3-X: Supporting Documentation

MIL STD 810 Test เป็นการตรวจที่พัฒนาขึ้นมาจาก IEC 60068-2-5 Test แต่มีแค่มาตราฐานเดียว

DIN 75220 (1992) Test เป็นการตรวจที่ทำให้เข้ากับความต้องการของชิ้นส่วนยานยนต์ นอกเหนือจากการตรวจกับรังสีแสงตะวันได้มีการตรวจที่เฉพาะกับสภาวะอากาศตอนกลางคืนเช่น หมอก และ อุณหภูมิอากาศที่เย็น

การตรวจครั้งแรกนั้นมีข้อจำกัดของอุปกรณ์ เช่น Mercury vapor lamp, carbon arc lamp, xenon arc lamp, และ multivapor lamps (arc = accelerated) ข้อจำกัดของ MIL STD 810 คือช่วงของรังแสงสี 250-2450 nm แต่ไม่เฉพาะที่ความคลื่นแสง UV ที่ทำให้เกิดความเสื่อมสภาพ degradation ของชิ้นตัวอิเล็กทรอนิกส์มากที่สุด ถึงแม้จะไม่ได้เจาะจงที่การตรวจความเสื่อมสภาพของชิ้นตัวอิเล็กทรอนิกส์ MIL STD ได้ถูกใช้เพื่อดูความคงทนต่อแสง (lightfastness) ของชิ้นตัวอิเล็กทรอนิกส์

Procedure ขั้นตอนของ MIL STD 810 แบ่งเป็นสองอันดับ

  • Procedure A (อุณหภูมิ)
  • Procedure B (ดูความคงทนต่อแสง UVA)

Procedure ขั้นตอนของ IEC 60068-2-5 แบ่งเป็น 5 อันดับ

  • Sa1 = อุณหภูมิ (คล้าย procedure A ของ MIL STD 810)
  • Sa2 = อุณหภูมิและความคงทนต่อแสง (สลับไปมา)
  • Sa3 = ความคงทนต่อแสง (ตัวอย่างที่ทนแสงได้แต่อุณหภูมิที่เปลี่ยนไม่ได้)
  • Sb1= สภาวะอากาศ (เมื่อ 2018)
  • Sb2= สภาวะอากาศ (เมื่อ 2018)

การปรับปรุงการตรวจ Test Tailoring

ความท้าทายของการตรวจ คือการตรวจที่เน้นรังสีอินฟราเรด (Infrared radiation/IR)

ในเมื่อ IR นั้นเปลี่ยนไปด้วยอายุของ xenon lamp และช่วงของรังสีที่ใช้ไม่ได้ครอบคลุม IR สภาวะที่ใช้ตรวจความเสื่อมสภาพของชิ้นอิเล็กโทรนิกส์นั้นจงไม่คงที่เวลาตรวจ

  • สเปกตรัมการกระจายพลังงานแสงสี แสดงให้เห็นว่าช่วงการฉายแสงรังสี (irradiance) ของ IR นั้นเป็นไปได้ยาก เนื่องจากถ้าการฉายแสงรังสีเน้นไปที่ UVA/B นั้นการฉายแสงรังสีของ IR ก็จะได้น้อยลง คือเป็นทางกลับกัน

    แก้ไขได้โดย

    การทดลองที่จำเพาะกับชิ้นตัวอย่างอิเล็กโทรนิกส์ที่ใช้ตรวจ

    MIL STD 810 แนะนำให้ทดลองใน lab ตามสภาวะอากาศที่ชิ้นส่วนจะได้เจอหรือถูกกระทบมากที่สุดในสภาพใช้งานจริง สภาวะที่คุมได้ยากคือ UV light เพราะฉะนั้นการตรวจโดยใช้ Xenon arc ที่ควบคุมความเข้มของ UV light นั้นจึงมีมาตรฐานตามกฎของ MIL STD 810 และ DIN75200 มากที่สุด

เครื่อง Q-lab ที่เหมาะสำหรับการตรวจ UVA/B คือ

  • Q-Sun with Daylight-B/B filter at 0.60 W/m2,
  • Q-Sun with Daylight Q-filter at 0.68 W/m2,
  • Q-Sun with Daylight-F filter at 0.75 W/m2
  • (all at 340 nm)

IEC60068-2-5 Cycles

  • Sa1 = Daily Cycle (รอบรายวัน):

8 ชม. ในแสง 40*C                                   16 ชม. ในความมืด 25*C

การตรวจความเปลี่ยนแปลงของชิ้นตัวอย่างกับอุณหภูมิที่ต่าง

  • Sa2 = Extended Light (เพิ่มแสง)

20 ชม. ในแสง 40*C

4 ชม. ในความมืด 25*C

การตรวจความเสื่อมสภาพของชิ้นส่วนตัวอย่างที่ไม่ได้มีอุณหภูมิตามสภาวะจริง outdoor แต่เร่งการดูความเสื่อมสภาพ

  • Sa3 = Continuous Light (แสงตลอด)

24 ชม. ในแสง 40*C

สำหรับชิ้นตัวอย่างที่ต้องการตรวจความเปลี่ยนแปลงจากแสงอย่างเดียว (photochemical effects)

  • หารตรวจ Weathering เพิ่มในปี 2018

เหมือนกับขั้นตอนการตรวจที่ใช้ ISP 4892-2 STD (Weathering of Plastics)

    • Sb1 = Exposure cycle daylight filters with wetting (การตรวจในสภาวะอากาศข้างนอก มีความเปียกชื้นกับแสงตะวัน)
    • Sb2 = Exposure cycle window glass filters without wetting (การตรวจในสภาวะอากาศข้างใน)

Specimen Mounting (การเลือกประเภทตัวอย่างมาตรวจ)

IEC 60068-2-5 กับ MIL STD 810 tests สามารถตรวจแค่บางส่วนของชิ้นโลหะเช่นแผงสีกระโปงรถ หรือทั้งชิ้นเช่นรถทั้งคัน แต่ส่วนใหญ่ไว้ตรวจกับชิ้น product หรือ specimen ที่สมบูรณ์แล้ว การตรวจมีอุปสรรคกับชิ้นส่วนที่เป็น 3D เพราะการความสม่ำเสมอของค่าความร้อนและความแรงรังสีที่ตรวจ

ข้อควรระวัง

  • วางชิ้นตัวอย่างไม่ชิดตัวหลอดไฟ lamps ของเครื่องมากเกินไปเพราะจะทำให้เกิดเงาในบางส่วนของชิ้นตัวอย่างซึ้งหมายความแสงเข้าไปกระทบไม่ถึงหมดและได้ค่าที่ออกมาไม่ถูกต้อง
  • วางชิ้นตัวอย่างที่ต้องการตรวจมากที่สุดไว้ในจุดที่ได้รับแสงจากหลอดมากที่สุด
  • อย่าพิงชิ้นตัวอย่างกับส่วนของเครื่องที่เก็บโลหะหรือความร้อน (insulating materials)
  • ชิ้นตัวอย่างสามารถมีความร้อนที่มากกว่าแผ่นเก็บความร้อนสีดำที่อยู่ในตัวเครื่อง เพราะความร้อนนั้นระบายจากแผ่นเก็บความร้อนสีดำได้ดีกว่าชิ้นตัวอย่าง

บางเครื่องเช่น Q-Sun XC3 มีอุปกรณ์ที่สามารถวางชิ้นส่วนตัวอย่างที่เป็น 3D ให้ใกล้กับหลอดไฟ lamps ของเครื่องได้ และมีความสูงที่เท่ากัน

สรุป

  • การตรวจชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์ควรที่จะเลือกตรวจในสภาวะอากาศที่เหมาะสมกับตัวอย่างตามเป้าหมายของมัน เช่นในสภาวะข้างนอกในที่ มีฝนตก หรือความเสื่อมสภาพของชิ้นส่วนที่มาจากความร้อนของแสงตะวัน
  • การสร้างขั้นตอนการตรวจควรคำนึงถึงตัวอย่างของสภาวะความเป็นจริงที่ตัวอย่างจะได้รับ
  • การเลือกประเภทตัวอย่างที่มาตรวจควรคำนึงถึงความ 3D ของตัวอย่างและอุปกรณ์ที่ต้องใช้เพื่อการตรวจตัวอย่างได้อย่างมีมาตราฐานไม่ทำให้เกิดค่าเพี้ยนผิดไป

เพิ่มเติม

  • IEC-60068-2-5 เป็นมาตรฐานที่ใช้กับอุปกรณ์ที่เป็นอิเล็กโทรนิกส์ แต่ MIL STD ใช้กลับตัวอย่างทั่วไป
  • IEC-60068-2-5 and MIL STD เป็นการ testing แต่ไม่สามารถวิเคราะห์ผลการตรวจ analysis หรือ performance standard ของชิ้นที่ตรวจไปได้ (ไม่มีผิดหรือถูก อาจต้องตั้ง standard เองเวลาตรวจ): ISO and ASTM ลองดู
  • สำหรับตัวอย่างที่เป็นเม็ดสีที่อยู่ข้างนอกกับข้างในนั้นใช้มาตรฐาน ASTM กับ ISO c9jแต่เพราะเครื่องมืออิเล็กทรอนิกส์นั้นมีหลายาชนิดจึงต้องใช้มาตรฐานที่ต่างกันไป
  • มาตรฐาน MIL STD 7- 24 ชม. cycle, สำหรับอุณหภูมิที่ร้อนจัดหรือหนาวจัด 7 ครั้งต่อเดือน
  • การเสื่อมสภาพของตัวอย่างนั้นวัดได้โดยความแรงของรังสีแสงและระยะเวลาที่ตัวอย่างถูกกระทบ จึงมีคำว่า Reciprocity ที่แปลว่ารังสีแสงที่ได้เท่ากันในเวลาสั้นจะได้ผลลัพธ์เท่ากันเมื่อตรวจวัดในเวลาอันสั้น แต่ตัวอย่างนี้ใช้ได้กับแค่ตัวอย่างที่เหมือนกัน