濕熱試驗(yàn)介紹及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)解析

白雄飛

（成都航天科創(chuàng)科技有限公司，成都 610041）

濕熱試驗(yàn)介紹及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)解析

白雄飛

（成都航天科創(chuàng)科技有限公司，成都 610041）

濕熱環(huán)境普遍存在于電子產(chǎn)品的運(yùn)輸、貯存、使用整個(gè)壽命周期內(nèi)，實(shí)驗(yàn)室常用恒定濕熱與交變濕熱兩種試驗(yàn)來模擬濕熱環(huán)境對(duì)產(chǎn)品的影響，本文從標(biāo)準(zhǔn)角度出發(fā)解析了兩種試驗(yàn)的測(cè)試方法與區(qū)別。

恒定濕熱；交變濕熱；標(biāo)準(zhǔn)

引言

試驗(yàn)證明，大多數(shù)炎熱條件下元器件的退化現(xiàn)象是直接或間接的由于有缺陷的絕緣材料吸附水蒸氣和水膜，以及由于金屬和絕緣材料表面變濕引起。同時(shí)，在潮濕、溫度和電應(yīng)力的共同作用下，會(huì)引起電化學(xué)反應(yīng)和金屬腐蝕，導(dǎo)致電子設(shè)備的絕緣電阻下降、漏電增加，嚴(yán)重時(shí)出現(xiàn)飛狐、擊穿的電路損壞等現(xiàn)象。濕熱試驗(yàn)一方面可以模擬實(shí)際使用中的濕熱環(huán)境對(duì)產(chǎn)品的影響，另一方面也可以加速元件和材料在典型的高溫高濕條件下的耐潮濕劣化影響的能力。

1 恒定濕熱與交變濕熱的對(duì)比（見表1）

表1 恒定濕熱與交變濕熱的對(duì)比

2 恒定濕熱試驗(yàn)方法

2.1 常用的嚴(yán)酷等級(jí)（見表2）

表2 恒定濕熱嚴(yán)酷等級(jí)

2.2 試驗(yàn)步驟

2.2.1 預(yù)處理：GJB 360B要求樣品必須在（40±5）℃環(huán)境下預(yù)處理24 h，GB/T 2423.3則無要求，實(shí)際測(cè)試過程中根據(jù)具體情況選擇是否進(jìn)行預(yù)處理。

2.2.2 樣品放置于濕熱試驗(yàn)箱內(nèi)，注意保持樣品與箱壁的距離，然后調(diào)整箱內(nèi)環(huán)境為標(biāo)準(zhǔn)大氣環(huán)境（一般為25 ℃、50 %）

2.2.3 以不大于1 ℃/min的速率升溫至規(guī)定的嚴(yán)酷等級(jí)，并使樣品達(dá)到穩(wěn)定。此階段保持濕度為常濕（50 %），以避免樣品冷凝現(xiàn)象的發(fā)生；然后在2 h內(nèi)調(diào)整箱內(nèi)的濕度達(dá)到規(guī)定的試驗(yàn)嚴(yán)酷等級(jí)。

2.2.4 待箱內(nèi)溫濕度值達(dá)到規(guī)定值并穩(wěn)定后，開始計(jì)算試驗(yàn)持續(xù)時(shí)間，并在高溫高濕環(huán)境下保持規(guī)定的時(shí)間。

2.2.5 試驗(yàn)后恢復(fù)：應(yīng)先在0.5 h內(nèi)降濕至常濕，然后在0.5 h內(nèi)將溫度恢復(fù)至常溫。

2.3 試驗(yàn)中斷處理

測(cè)試過程中遇到突然停電等特殊原因造成試驗(yàn)被迫中斷的情況時(shí)，建議按照以下方式操作：

1）如果在中斷過程中箱內(nèi)環(huán)境條件沒有超過允許的誤差范圍，此時(shí)中斷的時(shí)間應(yīng)作為總的試驗(yàn)時(shí)間的一部分（一般為瞬間斷電后及時(shí)通電恢復(fù)箱內(nèi)環(huán)境）；

2）當(dāng)中斷過程期間試驗(yàn)條件低于允許誤差下限，那么應(yīng)重新達(dá)到要求的試驗(yàn)環(huán)境，并剔除誤差范圍以外的測(cè)試時(shí)間，一直進(jìn)行到完成規(guī)定的試驗(yàn)時(shí)間；

3）如果出現(xiàn)過試驗(yàn)的情況，建議最好停止試驗(yàn)，重新用新的樣品進(jìn)行試驗(yàn)，若經(jīng)過相關(guān)技術(shù)人員的判定，認(rèn)為超過要求的試驗(yàn)條件不會(huì)直接造成試驗(yàn)樣品特性的破壞，或者該樣品為可修復(fù)的產(chǎn)品，那么可以按照第二條處理，如果在以后的試驗(yàn)中出現(xiàn)樣品失效，那么應(yīng)該認(rèn)為該項(xiàng)試驗(yàn)結(jié)果無效。

2.4 恒定濕熱測(cè)試曲線示例（見圖1）

圖1 恒定濕熱測(cè)試曲線

3 交變濕熱試驗(yàn)方法（也稱耐濕試驗(yàn)）

目前常用標(biāo)準(zhǔn)的交變濕熱可以分為兩種，一種是針對(duì)設(shè)備、成品級(jí)的交變濕熱，以GB/T 2423.4以及GJB 150.9為代表，一種是針對(duì)電氣器件、微電子元件等器件級(jí)的交變濕熱，以GJB 360B、GJB 548B、GB/T 2423.34為代表，兩者主要區(qū)別在于后者在濕熱循環(huán)中加入了低溫步驟。

表3 設(shè)備級(jí)交變濕熱試驗(yàn)程序

3.1 設(shè)備級(jí)濕熱試驗(yàn)

3.1.1 常用嚴(yán)酷等級(jí)

高溫和循環(huán)次數(shù)的組合決定了交變濕熱試驗(yàn)的嚴(yán)酷程度，GB/T 2423.4推薦的高溫為40 ℃（循環(huán)次數(shù)為2，6，12，21，56中任選）或者55 ℃（循環(huán)次數(shù)為1，2，6中任選）；GJB 150.9中則規(guī)定了高溫溫度為60 ℃，至少進(jìn)行10個(gè)測(cè)試循環(huán)。

3.1.2 試驗(yàn)步驟（以步驟3至步驟6為一個(gè)循環(huán)）

3.1.3 試驗(yàn)中斷處理：

測(cè)試過程中遇到突然停電等特殊情況造成試驗(yàn)中斷時(shí)，建議按照以下方式操作：

1）如果在中斷過程中箱內(nèi)環(huán)境條件沒有超過允許的誤差范圍，此時(shí)中斷的時(shí)間應(yīng)作為總的試驗(yàn)時(shí)間的一部分；

2）當(dāng)中斷過程中箱內(nèi)環(huán)境條件低于允許誤差下限時(shí)，那么應(yīng)該從中斷前最后一個(gè)有效循環(huán)的結(jié)束點(diǎn)重新開始繼續(xù)試驗(yàn)（即中斷點(diǎn)所在的循環(huán)無效）；

3）如果出現(xiàn)過試驗(yàn)的情況，建議最好停止試驗(yàn)，重新用新的樣品進(jìn)行試驗(yàn)，若經(jīng)過相關(guān)技術(shù)人員的判定，認(rèn)為超過要求的試驗(yàn)條件不會(huì)直接造成試驗(yàn)樣品特性的破壞，或者該樣品為可修復(fù)的產(chǎn)品，那么可以將箱內(nèi)環(huán)境恢復(fù)至要求環(huán)境條件并繼續(xù)試驗(yàn)，如果在以后的試驗(yàn)中出現(xiàn)樣品失效，那么應(yīng)該認(rèn)為該項(xiàng)試驗(yàn)結(jié)果無效。

3.1.4 設(shè)備級(jí)濕熱測(cè)試曲線示例（見圖2）

圖2 設(shè)備級(jí)交變濕熱測(cè)試曲線

3.2 器件級(jí)濕熱試驗(yàn)

3.2.1 常用嚴(yán)酷等級(jí)

溫度 濕度 循環(huán)次數(shù)65 ℃ 90～100 % 10次

3.2.2 試驗(yàn)步驟（以37至97為一個(gè)循環(huán)）

1）預(yù)處理：GB/T 2423.34及GJB 360B均要求樣品試驗(yàn)前在規(guī)定的高溫狀態(tài)下進(jìn)行干燥處理，GB/T 2423.34的干燥條件來自于 IEC 60068-1中的標(biāo)準(zhǔn)干燥條件（溫度為55±2 ℃，相對(duì)濕度不超過20 %），GJB 360B要求的干燥條件為50±2 ℃，不控制相對(duì)濕度，干燥的時(shí)間均為24 h。GJB 548B則無預(yù)處理的強(qiáng)制要求，只是說在有要求的情況下進(jìn)行預(yù)處理，預(yù)處理?xiàng)l件與GJB 360B 條件一致；

2）開始階段：將樣品放置于濕熱試驗(yàn)箱內(nèi)，注意保持樣品與箱壁的距離，然后調(diào)整箱內(nèi)環(huán)境為標(biāo)準(zhǔn)大氣環(huán)境（一般為25 ℃、50 %），待穩(wěn)定后將濕度升高至規(guī)定濕度（不小于90 %），溫度保持不變；

3）升溫階段：2.5 h內(nèi)升溫至65 ℃，升溫過程中濕度不得低于90 %；

4）高溫高濕保持階段：在溫度65 ℃濕度不低于90 %的條件下保持3 h；

5）降溫階段：2.5 h內(nèi)降溫至25 ℃，降溫過程中濕度不得低于80 %；

6）升溫階段：2.5 h內(nèi)升溫至65 ℃，升溫過程中濕度不得低于90 %；

7）高溫高濕保持階段：在溫度65 ℃濕度不低于90 %的條件下保持3 h；

8） 降溫階段：2.5 h內(nèi)降溫至25 ℃，降溫過程中濕度不得低于80 %；

9）低溫高濕保持階段：在25 ℃、濕度不低于90%的條件下保持24 h循環(huán)結(jié)束；

10）恢復(fù)階段：循環(huán)結(jié)束后可直接取出樣品至標(biāo)準(zhǔn)大氣環(huán)境下。

3.2.3 低溫分循環(huán)描述

低溫分循環(huán)適用于前9次濕熱循環(huán)的某5次循環(huán)（其中GJB 548B可以在最后一個(gè)循環(huán)進(jìn)行低溫分循環(huán)，即10個(gè)循環(huán)中有5個(gè)循環(huán)進(jìn)行低溫分循環(huán)即可）。

3.2.4 試驗(yàn)中斷處理

測(cè)試過程中遇到突然停電等特殊情況造成試驗(yàn)中斷時(shí)，在完成規(guī)定循環(huán)次數(shù)之前（不包括最后一次循環(huán)），如發(fā)生了不多于1次的意外試驗(yàn)中段，可重做該循環(huán)。若在最后一次循環(huán)期間出現(xiàn)意外的試驗(yàn)中段，除要求重做該循環(huán)外還要求再進(jìn)行一次無中斷的循環(huán)。任何中斷超過24 h都要求從頭至尾重做試驗(yàn)。

4 結(jié)束語(yǔ)

本文通過不同標(biāo)準(zhǔn)和要求對(duì)比了恒定濕熱與交變濕熱對(duì)產(chǎn)品的失效機(jī)理的影響，分析了兩者的操作方法。

表4 器件級(jí)交變濕熱低溫分循環(huán)對(duì)比

明確了恒定濕熱通過先升溫再升濕（先降濕再降溫）的方法避免產(chǎn)生凝露，主要是通過高溫高濕環(huán)境下樣品對(duì)水汽吸附、吸收和擴(kuò)散等作用，造成產(chǎn)品失效；交變濕熱則是在高濕條件下，利用溫度循環(huán)引起的凝露和干燥的交替過程，使進(jìn)入樣品內(nèi)部的水汽產(chǎn)生“呼吸”作用，從而使腐蝕過程加速。避免了在實(shí)際操作過程中，在無參考標(biāo)準(zhǔn)時(shí)一味追求避免產(chǎn)生凝露造成的試驗(yàn)偏差，為試驗(yàn)操作人員提供了試驗(yàn)參考依據(jù)。

[1] GB/T 2423.3-2016, 電工電子產(chǎn)品環(huán)境試驗(yàn) 第2部分：試驗(yàn)方法試驗(yàn)Cab恒定濕熱試驗(yàn)[S].

[2] GB/T 2423.4-2008, 電工電子產(chǎn)品環(huán)境試驗(yàn) 第2部分：試驗(yàn)方法試驗(yàn)Db 交變濕熱（12h+12h循環(huán)）[S].

[3] GB/T 2423.34-2012,電工電子產(chǎn)品環(huán)境試驗(yàn) 第2部分：試驗(yàn)方法試驗(yàn)Z/AD：溫度/濕度組合循環(huán)試驗(yàn)[S].

[4] GJB 150.16A-2009, 軍用裝備實(shí)驗(yàn)室環(huán)境試驗(yàn)方法 第9部分：濕熱試驗(yàn)[S].

[5] GJB 360B-2009, 電子及電氣元件試驗(yàn)方法 穩(wěn)態(tài)濕熱試驗(yàn)、耐濕試驗(yàn)[S].

[6] GJB 548B-2005, 微電子器件試驗(yàn)方法和程序 耐濕試驗(yàn)[S].

[7]翁雷,白顯易. GJB 150A濕熱試驗(yàn)中若干問題探討[J]. 航天器環(huán)境工程, 2013, 30(2):209-212.

[8]施建榮. 論艦船設(shè)備的濕熱試驗(yàn)[J]. 裝備環(huán)境工程，2005,2(3):7-12.

Analysis of Damp Heat Test and Related Standards

BAI Xiong-fei
(Chengdu Aerospace Science and Technology Co., Ltd.，Chengdu 610041)

Damp heat environment is common in the transportation, storage and use stage during the electronic product’s life cycle, the laboratory commonly used damp heat steady state and damp heat cyclic to simulate the damp heat environment, this paper will analyze the two test methods and the differences between them from the standard point.

damp heat steady state; damp heat cyclic; standard

V216.5

A

1004-7204（2017）05-0017-05

白雄飛（1989-），男，本科，助理工程師，研究方向：環(huán)境適應(yīng)性、可靠性試驗(yàn)。