มองเห็นสาเหตุของการทดสอบ Hipot ไม่ผ่าน ด้วย Waveform Analysis

ข้อจำกัดของเครื่อง Hipot Tester แบบเดิม

โดยทั่วไป เครื่อง Hipot Tester จะพิจารณาผลการทดสอบจากค่ากระแสรั่ว (Leakage Current) ที่เกิดขึ้นระหว่างการจ่ายแรงดันไฟฟ้า หากค่ากระแสรั่วสูงเกินกว่าค่าที่กำหนด เครื่องจะตัดสินผลเป็น FAIL ทันที

อย่างไรก็ตาม ผลการทดสอบเพียงแค่ PASS หรือ FAIL ยังไม่เพียงพอต่อการวิเคราะห์สาเหตุ เนื่องจากเครื่องไม่สามารถแสดงให้เห็นว่าเกิดเหตุการณ์อะไรขึ้นระหว่างการทดสอบ

ตัวอย่างเช่น ชิ้นงานอาจเกิดการแตกทะลุของฉนวนไฟฟ้า (Insulation Breakdown) ทำให้กระแสไฟฟ้าพุ่งสูงขึ้นอย่างรวดเร็ว หรืออาจเป็นเพียง กระแสรั่วที่ค่อย ๆ เพิ่มขึ้น (Gradual Leakage Current) จากปัจจัยต่าง ๆ เช่น ความชื้น การเสื่อมสภาพของวัสดุ หรือสิ่งปนเปื้อนภายในชิ้นงาน แม้ว่าทั้งสองกรณีจะให้ผลลัพธ์เป็น FAIL เหมือนกัน แต่สาเหตุและแนวทางการแก้ไขกลับแตกต่างกันอย่างสิ้นเชิง

วิเคราะห์สาเหตุ

เมื่อเครื่อง Hipot แบบเดิมไม่สามารถแสดงข้อมูลพฤติกรรมของแรงดันและกระแสระหว่างการทดสอบได้ จึงต้องใช้อุปกรณ์เพิ่มเติม เช่น Oscilloscope, High Voltage Probe และ Current Probe เพื่อบันทึกสัญญาณและวิเคราะห์สาเหตุของความผิดปกติ ซึ่งทำให้เสียทั้งเวลาในการติดตั้งและค่าใช้จ่ายของอุปกรณ์

ในบางกรณี ความผิดปกติอาจเกิดขึ้นเพียงชั่วคราว (Intermittent Failure) เมื่อทดสอบซ้ำ ชิ้นงานกลับผ่านการทดสอบ ทำให้ไม่มีข้อมูลหรือหลักฐานสำหรับการวิเคราะห์สาเหตุที่แท้จริง

หากรูปคลื่น (Waveform) แสดงให้เห็นอย่างชัดเจนว่าเกิดการแตกทะลุของฉนวนไฟฟ้าอย่างฉับพลัน (Sudden Insulation Breakdown) สาเหตุที่เป็นไปได้ ได้แก่

• การเสื่อมสภาพของวัสดุฉนวนเฉพาะบริเวณ

• การปนเปื้อนหรือมีสิ่งแปลกปลอมปะปนเข้ามาในระหว่างกระบวนการผลิต

• ความเสียหายทางกลที่ทำให้ความสามารถในการทนต่อแรงดันไฟฟ้าลดลงในบางตำแหน่ง

ในทางกลับกัน หากรูปคลื่น (Waveform) แสดงให้เห็นว่า กระแสรั่ว (Leakage Current) เพิ่มขึ้นอย่างค่อยเป็นค่อยไปตามเวลา สาเหตุที่เป็นไปได้ไม่ได้จำกัดอยู่เพียงการเสื่อมสภาพของวัสดุฉนวนเท่านั้น แต่ยังอาจเกิดจากการเปลี่ยนแปลงของสภาพแวดล้อม เช่น อุณหภูมิและความชื้น

ในกรณีนี้ แนวทางการแก้ไขจะมุ่งเน้นไปที่ การควบคุมสภาพแวดล้อมและกระบวนการปฏิบัติงาน ได้แก่

• การควบคุมสภาพการจัดเก็บและการบ่มของชิ้นส่วนและผลิตภัณฑ์สำเร็จรูป

• การควบคุมสภาพแวดล้อมภายในพื้นที่ทดสอบ โดยเฉพาะอุณหภูมิและความชื้นในสายการผลิต

นอกจากนี้ ยังมีอีกกรณีหนึ่งที่พบได้ คือ กระแสไฟฟ้าไหลอยู่ในระดับที่ใกล้เคียงกับค่าขีดจำกัด (Threshold) อย่างต่อเนื่อง ทำให้ชิ้นงานถูกตัดสินว่า ไม่ผ่านการทดสอบ (FAIL) แม้ว่าจะไม่พบเหตุการณ์การแตกทะลุของฉนวนไฟฟ้า (Breakdown) อย่างชัดเจนจากรูปคลื่น (Waveform) ก็ตาม

ในสถานการณ์เช่นนี้ สาเหตุของปัญหาอาจไม่ได้อยู่ที่ชิ้นงานที่กำลังทดสอบเพียงอย่างเดียว แต่อาจเกิดจากเงื่อนไขการทดสอบที่ตั้งไว้ เช่น

• Leakage Current Limit

• Test Duration

• Voltage Ramp Profile

ดังนั้น การวิเคราะห์รูปคลื่น (Waveform) ควบคู่กับการทบทวนค่ากระแสรั่วที่ยอมรับได้ (Acceptable Leakage Current) และพารามิเตอร์การทดสอบต่าง ๆ จะช่วยให้สามารถประเมินผลได้อย่างเหมาะสม ลดการตัดสินผล FAIL ที่ไม่จำเป็นหรือไม่ถูกต้อง (False Failure) และเพิ่มความแม่นยำในการวิเคราะห์สาเหตุของการทดสอบได้มากยิ่งขึ้น

ST5680A DC Hipot Tester ทางเลือกสำหรับการวิเคราะห์ที่มีประสิทธิภาพ

เพื่อแก้ไขข้อจำกัดของการทดสอบ Hipot แบบเดิม HIOKI ST5680A DC Hipot Tester ได้เพิ่มฟังก์ชัน Waveform Display ที่สามารถบันทึกและแสดงรูปคลื่นของแรงดันและกระแสไฟฟ้าระหว่างการทดสอบได้โดยตรงภายในตัวเครื่อง

ระบบสามารถบันทึกข้อมูลได้สูงสุด 260,000 จุด ด้วยอัตราการสุ่มตัวอย่าง 2 µs ซึ่งครอบคลุมข้อมูลประมาณ 0.5 s ก่อนที่การทดสอบจะหยุดลง ทำให้สามารถบันทึกเหตุการณ์ที่เกิดขึ้นจริงในช่วงเวลาที่ชิ้นงานเกิดความผิดปกติได้อย่างครบถ้วน

ประโยชน์ของฟังก์ชัน Waveform Display

เนื่องจาก ST5680A มีระบบบันทึกและแสดงรูปคลื่นในตัว จึงช่วยลดความยุ่งยากในการวิเคราะห์ปัญหา โดย

• ไม่จำเป็นต้องใช้ Oscilloscope

• ไม่ต้องติดตั้ง High Voltage Probe หรือ Current Probe เพิ่มเติม

• สามารถตรวจสอบสาเหตุของการ FAIL ได้ทันทีหลังการทดสอบ

• ช่วยลดเวลาในการวิเคราะห์หาสาเหตุ

• ลดการทดสอบซ้ำที่ไม่จำเป็น

การวิเคราะห์ที่มองเห็นได้มากกว่า PASS / FAIL

ตัวอย่างการทดสอบนี้แสดงให้เห็นว่า ST5680A สามารถทำให้พฤติกรรมของความผิดปกติมองเห็นได้ผ่านกราฟแรงดันและกระแส ซึ่งเป็นข้อมูลที่เครื่อง Hipot แบบเดิมซึ่งอาศัยเพียงการเปรียบเทียบกับค่าขีดจำกัด ไม่สามารถแสดงได้

เมื่อผู้ใช้งานสามารถมองเห็นลักษณะของความผิดปกติได้อย่างชัดเจน จึงช่วยให้การวิเคราะห์สาเหตุเป็นไปอย่างแม่นยำ ลดเวลาในการแก้ไขปัญหา และเพิ่มประสิทธิภาพของการควบคุมคุณภาพในอุตสาหกรรมต่าง ๆ เช่น การผลิตแบตเตอรี่ ชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์ และสายการผลิตที่ต้องการความน่าเชื่อถือสูงในการทดสอบฉนวนไฟฟ้า