L’évaluation des produits manufacturés, dans des conditions environnementales similaires à celles où ces éléments vont fonctionner, permet de garantir la qualité et la fiabilité du produit, en plus des performances attendues, dans l’environnement où il sera utilisé.
Il existe différentes façons de tester un composant pour des conditions environnementales spécifiques, l’une d’entre elles étant l’exécution d’essais thermiques afin de déterminer la qualité, la fiabilité et la résistance des différents produits, aux conditions environnementales réelles auxquelles ils doivent faire face durant leur cycle de vie.
Il existe deux types d’évaluations : la première concerne les essais thermostatiques, dans lesquels le paramètre température est contrôlé uniquement, tandis que la seconde concerne les essais climatiques, dans lesquels les paramètres température et humidité sont contrôlés simultanément.
Comment les tests thermostatiques sont-ils effectués ?
Ce type de test est réalisé avec l’utilisation de caméras thermiques ou de température. Une chambre de température, effectue des tests thermiques en utilisant la convection. En règle générale, pour transférer la chaleur au composant ou à l’échantillon testé, ils utilisent un ventilateur qui permet la convection d’air à travers l’échantillon ou le composant. Les changements de température sont effectués à l’aide d’un chauffage électrique pour chauffer la chambre ou d’une unité de refroidissement pour la refroidir.
Il existe trois types de tests qui peuvent être réalisés avec une caméra thermique. Les trois évaluent différemment, les effets de la température, sur un échantillon ou un composant. Ces évaluations sont les suivantes :
- Essai de cycle thermique.
- Test de brûlure.
- Test de choc thermique.
À quoi sert chaque test thermostatique ?
L’essai de cycle thermique, effectue le changement entre les températures extrêmes, à un taux contrôlé et la vitesse de transition est ajustée pour diminuer la tension thermique. Des temps d’attente sont configurés à des températures spécifiques, appelées « trempages », qui permettent de s’assurer que les échantillons ou les composants atteignent la température attendue.
Le test de combustion est exécuté en maintenant un échantillon ou un composant à une température soutenue. Cet essai permet de vérifier les paramètres opérationnels d’un dispositif, dans un environnement spécifique, pendant un temps déterminé.
L’étude de choc thermique, est réalisée en soumettant l’échantillon ou le composant, à des températures basses et élevées, avec des transitions très rapides. Cela peut être fait avec des caméras thermiques dynamiques, qui transfèrent automatiquement l’échantillon ou le composant en cours d’évaluation d’un compartiment chaud à un autre compartiment froid. Il existe également des caméras statiques, avec des appareils de chauffage et de refroidissement à haute performance, qui effectuent ce test dans un seul compartiment.
Cet essai est utilisé dans le secteur électronique, dans le but d’identifier les éléments défectueux et susceptibles d’entraîner une défaillance prématurée du composant électronique. Ce test est essentiel pour qu’un nouveau produit puisse être mis sur le marché.
Étapes pour effectuer un test de cycle thermique
Les étapes à suivre pour réaliser un essai de cycle thermique sont décrites ci-dessous de manière générale pour les composants électroniques dont la spécification de fonctionnement est comprise entre -25°C et +65°C. L’évaluation doit être effectuée dans une plage de température comprise entre -30°C et +70°C.
- Introduire le composant électronique dans la chambre et stabiliser à une température ambiante de +25 °C.
- Exécuter un test fonctionnel du composant électronique, afin de vérifier son fonctionnement.
- Éteindre le composant électronique et augmenter la température à l’intérieur de la chambre, jusqu’à +70°C.
- « Tremper » le composant électronique à la température d’essai maximale (+70 °C) pendant 4 heures.
- Exécuter un essai fonctionnel du composant électronique, pour démontrer son fonctionnement, à la température maximale d’essai (+70°C).
- Éteindre le composant électronique et abaisser la température à l’intérieur de la chambre, à -50°C.
- « Tremper » le composant électronique à une température de -50 °C pendant 2 heures.
- Élever la température au niveau d’essai minimal (-30 °C) et « tremper » le composant électronique pendant 1 heure.
- Stabiliser le composant électronique à la température d’essai minimale (-30 °C).
- Allumer le composant électronique et effectuer un test fonctionnel pour démontrer son fonctionnement, à la température minimale d’essai.
- Éteindre le composant électronique et augmenter la température à l’intérieur de la chambre, au niveau maximal d’essai (+70°C).
- « Tremper » le composant électronique pendant 1 heure, à la température maximale d’essai, avant d’effectuer l’essai fonctionnel.
- Continuer à effectuer des cycles entre les températures minimales et maximales d’essai, en utilisant des « trempages » aux extrémités de température, avant d’exécuter l’essai fonctionnel du composant électronique.
Surveillance des essais thermiques
Avec un système de surveillance traditionnel, la personne chargée du test, configure un profil dans la chambre thermique, qui comprend toutes les étapes et tous les paramètres du test. Une fois l’essai commencé, le processus est suivi sur l’écran de la caméra et enregistré manuellement. En cas de problème, vous pouvez modifier les paramètres pendant le test. Pour consulter les résultats, les données de processus sont exportées et imprimables.
Actuellement, il existe des combinaisons de matériel et de logiciel qui permettent une surveillance à distance du processus, avec un niveau de contrôle élevé et en limitant la quantité de travail manuel nécessaire, pour le suivi des tests. Les données sont accessibles en temps réel, ce qui est utile pour les tests de plusieurs jours car cela permet une détection précoce des problèmes.
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