Test di Invecchiamento accelerato effettuato con camera climatica

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Un prodotto o materiale, per poter entrare in commercio, deve essere propriamente progettato e poi collaudato.

Testare un oggetto prima di metterlo sul mercato è di importanza vitale, poiché i test forniscono indicazioni – durante tutti gli step che vanno dall’idea di partenza al prodotto finito – ad ogni reparto coinvolto nello sviluppo dello stesso. 

Al team di Ricerca e Sviluppo, per esempio, servono per capire quali sono i materiali da utilizzare e quelli da evitare. 

Il team del controllo qualità, invece, riesce a valutare la resistenza al tempo, all’esposizione esterna, agli agenti atmosferici, ad una certa temperatura, e così via.

Cosa è il test di invecchiamento accelerato

Il periodo che intercorre tra la progettazione e la messa in commercio deve rispettare dei tempi prestabiliti; questo arco temporale deve quindi essere riprodotto artificialmente. Non si può ad esempio attendere la reazione di un oggetto sotto i raggi del sole per mesi. 

Si parla quindi di test ad invecchiamento accelerato, che consiste appunto nel riprodurre, artificialmente e in tempi limitati, ciò che succederebbe in mesi o addirittura anni.

I riferimenti normativi

Le norme che regolano i diversi tipi di test sono numerose, ognuna specifica per il tipo di prodotto che si deve testare. Vediamo alcune tra le più importanti, con i relativi prodotti/ambiti di riferimento:  

I limiti normativi

Le norme aiutano la modalità con cui effettuare il tipo di test anche se non sono sempre esaustive per assicurarsi che il prodotto in questione superi effettivamente tutti test reali. I test sono pur sempre test ed è praticamente impossibile replicare esattamente tutte le condizioni reali alle quali il prodotto verrà sottoposto nel corso del suo ciclo di vita, che sono imprevedibili e non completamente riproducibili.

Bisogna quindi conoscere bene il materiale e le sue proprietà, ed essere in grado il più possibile di prevedere tutte le variabili che potrebbero condizionare i suoi mutamenti; basti pensare, ad esempio, agli altri materiali con cui verrà in contatto e quanto frequentemente ciò accadrà.

Le prove del test di invecchiamento accelerato

Diverse sono le tipologie di prove che è possibile riprodurre grazie al test di invecchiamento accelerato: si simulano ed esempio gli effetti di sole, pioggia e rugiada. Parliamo quindi di radiazioni UV o Xenon, tramite specifiche lampade per i primi,  di prove con temperatura ed umidità controllata, di spray particolari per la pioggia e la rugiada.

Ma cosa possono provocare gli agenti esterni, in qualsiasi prodotto? 

  • perdita di colore 
  • perdita di solidità 
  • comparsa di crepe e spaccature 
  • malfunzionamento generale

 I casi più rischiosi riguardano però i prodotti che più di altri vengono a contatto con il corpo umano dopo la commercializzazione.

Tra tutti meritano un breve approfondimento gli alimenti ed i cosmetici

Test di invecchiamento accelerato per cosmetici ed alimenti

Sia gli uni che gli altri devono innanzitutto preservare odore, colore e proprietà organolettiche e chimiche

Il test di invecchiamento accelerato sui cosmetici, testa innanzitutto la loro tenuta all’interno del packaging, con specifiche condizioni di temperatura ed umidità, e l’eventuale contaminazione da microbi, che può avvenire sia durante la produzione che nel corso dell’utilizzo da parte del consumatore finale.

Discorso simile per i beni alimentari, per i quali le norme di riferimento, soprattutto in Europa, sono molto severe. I test in questo caso, servono per determinare le condizioni per la commercializzazione prima, e la shelf life dopo, ovvero il tempo in cui un bene alimentare mantiene qualità e sicurezza. Quest’ultima analisi è indispensabile per determinare la data di scadenza.

Le camere climatiche per test di invecchiamento FDM

FDM è nel settore delle apparecchiature climatiche di prova dal 1949. Grazie alla sua expertise e alle infinite possibilità di personalizzazione, oggi può offrire soluzioni per tutti i campi di applicazione sopra citati, per qualsiasi test di invecchiamento accelerato di materiali.

FDM conosce i materiali da testare e le norme di riferimento, per garantirti un test completo, preciso ed affidabile. 

Eseguire il test è molto semplice: basta disporre i campioni nella camera in modo omogeneo, impostare i parametri desiderati e, con alcune accortezze, il test è pronto per partire.

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Poiché la domanda di componenti elettronici, in particolare di semiconduttori, continua a crescere rapidamente, una delle sfide che l’industria sta affrontando è il tempo necessario per testare tali componenti. Uno dei test più conosciuti è il Bias (THB in breve), in cui vengono fatti stress sul campione di umidità e temperatura, ed è una soluzione valida, ma con un impiego di oltre 1000 ore per ultimare il test e questo ha rappresentato uno dei motivi per cui è sorto un altro tipo di test, l’HAST test, Highly Accelerated Temperature e Humess Stress Test. Questo tipo di test offre vantaggi significativi. La prova di HAST impiega tra le 96 e 100 ore per test, spesso anche meno, che ha dato significativi risparmi di tempo e un’impatto positivo sul business, ed è così che è diventato rapidamente il più dominante dei metodi di test di resistenza per i dispositivi a semiconduttore. Sebbene sia principalmente collegato ai test sui semiconduttori, il test HAST viene utilizzato su una varietà di componenti elettronici compatti ermeticamente sigillati e non sigillati per fornire risultati di test rapidi per una varietà di situazioni e necessità.

 

Le norme di prova dell’HAST test

Il tempo non è l’unico elemento ad incidere sul test, ad esempio il THB test deve essere impostato con i parametri di temperatura e umidità 85°C e 85% R.h., condizione in cui i campioni sono sottoposti a carichi di polarizzazione. Tuttavia questo è diventato meno rilevante ad oggi a causa dei progressi nei materiali utilizzati in imballaggio e passivazione.

Al contrario, le condizioni di test HAST utilizzano una temperatura elevata di almeno 100°C, in genere intorno a 105°C, insieme ad un’umidità relativa elevata di circa l’85% e in combinazione con un’alta pressione atmosferica fino a 4 atmosfere. Esiste anche una versione satura del test HAST che utilizza una temperatura di 121°C e un’umidità relativa del 100%. Se i componenti vengono testati in operatività, di solito viene eseguito il test con l’85% di umidità relativa. Questi parametri ambientali forniscono un metodo accelerato di verifica dell’affidabilità dei componenti che trova rapidamente difetti nascosti che potrebbero causare guasti durante l’uso a lungo termine.

Esistono diversi standard per i test HAST di IEC, JESD, JIS e JEITA, tutti indicano diverse combinazioni di temperatura e RH e sono utilizzati per situazioni diverse. I più comuni sono:

  • IEC 60068-2-66 – Utilizzato per i componenti elettronici compatti non ermeticamente sigillati
  • IEC 60749-4 – Utilizzato principalmente per semiconduttori
  • JESD020C – Utilizzato per effettuare test di resistenza di riscaldamento della saldatura
  • JESD22-A104D – Test della temperatura ciclica per coprire i test di interconnessione dei componenti e delle saldature
  • JESD22-B102E – Test per resistenza all’umidità accelerata, autoclave non distorto
  • JESD22-A108B – Test di temperatura elevata (HTOL)
  • JESD22-A102C – Utilizzato per provare la resistenza all’umidità accelerata di dispositivi su semiconduttori non ermeticamente sigillati
  • JESD22-A110C – Utilizzato per dispositivi su semiconduttori non ermeticamente sigillati mentre è alimentato per valutare l’affidabilità
  • JESD22-A118Valuta l’affidabilità dei dispositivi non alimentati a semiconduttore non sigillati ermeticamente
  • JIS C60068-2-66 – Utilizzato per testare componenti elettronici compatti
  • Metodo JEITA ED-4701/100 103 Verifica la durata dei semiconduttori che vengono immagazzinati o usati all’interno di un’atmosfera ad alta temperatura e umidità

 

Hast test in pratica

Il test stress ad alta accelerazione, abbreviato in HAST , viene eseguito con camere di prova dedicate e progettate per soddisfare i requsiti del test e sono impiegate per sostituire le camere di prova THB esistenti che utilizzano meccanismi a bulbo umido / bulbo secco per controllare l’umidità. La camera climatica, che controlla temperatura umidità e pressione, è indispesabile per fornire risultati più veloci in tutte le condizioni.

Il test HAST è particolarmente utile durante le modifiche del prodotto in cui le regolazioni potrebbero potenzialmente accelerare la corrosione del metallo, con risultati ottenibili molto più rapidamente rispetto alle alternative e di conseguenza con un impatto significativo sui tempi di sviluppo. L’HAST test è la migliore opzione per testare qualsiasi tipo di corrosione causata dall’umidità.

Inoltre fornisce risultati di test completi di tutti i componenti soggetti al deterioramento, le prestazioni complessive comprese le prestazioni dei componenti sigillati in plastica in una varietà di condizioni, incluso un test di vibrazione. L’approccio HAST fornisce il vero test d’urto che offre una visione generale della prestazione del prodotto.

 

Conclusione

Con la sua flessibilità e intensità a fornire una varietà di risultati di test in un breve lasso di tempo, i HAST test sono indispensabili per il moderno ciclo di produzione. Fondamentalmente, il processo di test HAST consente sia il test saturo che insaturo dei componenti all’interno del ciclo di test, e per i componenti sigillati in plastica o altri progettati per essere sigillati a livello ambientale. Esso fornisce un risultato più snello e più efficace che migliora considerevolmente i processi di sviluppo del prodotto. Qualunque siano gli standard di test utilizzati, la possibilità di eseguire test in giorni, anziché in mesi, crea nuove opportunità per lo sviluppo del prodotto. In questo senso viene agevolato il processo di test delle organizzazioni che forniscono risposte più rapide alle mutevoli esigenze di produzione, migliorare le prestazioni e aumentare la soddisfazione degli utenti.