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Prove shock termico, MIL-STD-883H METHOD 1010.8

Una delle principali leve che ha a disposizione un responsabile di sviluppo prodotto, per accelerare la fase di validazione, sono i test di stress termico del provino.

Una delle principali leve che ha a disposizione un responsabile di sviluppo prodotto, per accelerare la fase di validazione, sono i test di stress termico del provino.

Questa tipologia di test consente di evidenziare, in fase di validazione e in tempi rapidi, le eventuali criticità che potrebbero compromettere le performance e l'affidabilità durante il processo produttivo. In particolare, il test eseguibile con la normativa MIL-STD-883H Method 1010.8 sottopone il provino a ripetuti cicli termici che producono sollecitazioni meccaniche a bassa/media frequenza. Il DUT (Device Under Test), sottoposto a tale test, tenderà a deformarsi in modo non "lineare" a causa dei diversi coefficienti di dilatazione dei materiali di cui potrebbe essere composto. Questi, infatti, subiranno espansioni/contrazioni di volume dando origine a forti tensioni meccaniche, talvolta fino alla rottura qualora lo shock termico subito dal prodotto sia maggiore della massima resistenza dei materiali.

Apparecchiatura di test adeguata

Risulta quindi fondamentale che il protocollo di test e la relativa camera per shock termico impiegata siano scelti per garantire l’effettiva sollecitazione dei prodotti in prova. Se non si sceglie l'apparecchiatura di test più adeguata si potrebbe incorrere in alcuni errori. Ad esempio, se la circolazione dell'aria in camera non è adeguata al carico termico indotto dal provino si possono generare i seguenti casi:

CASO 1

La camera sembra seguire il profilo termico impostato dal piano di prova (linea tratteggiata) ma il provino, in realtà, non viene sollecitato adeguatamente in quanto non raggiunge mai i picchi di temperatura che lo sottoporrebbero allo shock termico secondo quanto previsto dalla normativa.

CASO 2

In questo caso il provino raggiunge le temperature impostate in quanto si è deciso di allungare i tempi di stabilizzazione rispetto a quanto previsto dal piano di prova. Come risultato si avranno delle prove che durano molto di più e la velocità di variazione della temperatura risulterà più bassa di quanto richiesto dallo standard.

Per questo è importante...

SCEGLIERE LA GIUSTA APPARECCHIATURA DI TEST!

La camera per prove di shock termico CST130/2T "spinner" è stata sviluppata tenendo conto di queste esigenze di test e portando avanti come obiettivo la massimizzazione delle performance, in termini di efficacia di sollecitazione, produttività e affidabilità.

Questa normativa stabilisce metodi, controlli e procedure uniformi per testare dispositivi microelettronici. Inizialmente utilizzata per la qualifica di prodotti in campo militare e aerospaziale dove il grado di affidabilità richiesto è molto elevato, questa norma viene oggi utilizzata per qualificare i prodotti in molteplici settori di applicazione.

Lo scopo è quindi quello di determinare con prevedibilità l'idoneità di tali dispositivi all'interno delle apparecchiature nelle quali sono integrati, al fine di renderli uniformi per qualità e affidabilità.

Questa norma è una delle poche del settore militare a definire severi criteri di accettabilità per l’insieme provino/apparecchiatura di test/piano di prova, stabilendo i limiti di tempo entro i quali la temperatura interna del provino deve raggiungere il target minimo di temperatura (Tmax - 15 minuti).

Questo ha portato alla massimizzazione di alcune funzioni con un elevato impatto sulla prestazione, come:

  • la circolazione dell’aria (in termini di portata ma anche di uniformità, per evitare disuniformità di sollecitazione tra provini caricati in zone diverse del vano di prova)
  • l'efficacia dell’impianto di riscaldamento e di raffreddamento

Il tutto è stato implementato non perdendo mai di vista i consumi energetici, attraverso avanzati algoritmi che consentono il controllo intelligente delle resistenze.

Le performance della camera per prove di shock termico CST130/2T "spinner" sono state misurate in relazione a diverse tipologie di componenti elettronici, configurazioni di carico e piani di prova. A seguito di numerose prove volte a configurare la camera in accordo alla normativa MIL-STD 883H, i risultati ottenuti sono stati riportati all'interno di tabelle prestazionali.
Queste tabelle consentono quindi all'utilizzatore di effettuare una corretta valutazione e definizione dello standard di test.

*Step 1 e Step 2 possono essere scambiati. La temperatura del carico può superare la tolleranza + o - zero (0) durante il tempo di ripristino. Altre tolleranze non devono essere superate.