濕熱試驗介紹及相關標準解析

白雄飛

（成都航天科創科技有限公司，成都 610041）

濕熱試驗介紹及相關標準解析

白雄飛

（成都航天科創科技有限公司，成都 610041）

濕熱環境普遍存在于電子產品的運輸、貯存、使用整個壽命周期內，實驗室常用恒定濕熱與交變濕熱兩種試驗來模擬濕熱環境對產品的影響，本文從標準角度出發解析了兩種試驗的測試方法與區別。

恒定濕熱；交變濕熱；標準

引言

試驗證明，大多數炎熱條件下元器件的退化現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，在潮濕、溫度和電應力的共同作用下，會引起電化學反應和金屬腐蝕，導致電子設備的絕緣電阻下降、漏電增加，嚴重時出現飛狐、擊穿的電路損壞等現象。濕熱試驗一方面可以模擬實際使用中的濕熱環境對產品的影響，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比（見表1）

表1 恒定濕熱與交變濕熱的對比

2 恒定濕熱試驗方法

2.1 常用的嚴酷等級（見表2）

表2 恒定濕熱嚴酷等級

2.2 試驗步驟

2.2.1 預處理：GJB 360B要求樣品必須在（40±5）℃環境下預處理24 h，GB/T 2423.3則無要求，實際測試過程中根據具體情況選擇是否進行預處理。

2.2.2 樣品放置于濕熱試驗箱內，注意保持樣品與箱壁的距離，然后調整箱內環境為標準大氣環境（一般為25 ℃、50 %）

2.2.3 以不大于1 ℃/min的速率升溫至規定的嚴酷等級，并使樣品達到穩定。此階段保持濕度為常濕（50 %），以避免樣品冷凝現象的發生；然后在2 h內調整箱內的濕度達到規定的試驗嚴酷等級。

2.2.4 待箱內溫濕度值達到規定值并穩定后，開始計算試驗持續時間，并在高溫高濕環境下保持規定的時間。

2.2.5 試驗后恢復：應先在0.5 h內降濕至常濕，然后在0.5 h內將溫度恢復至常溫。

2.3 試驗中斷處理

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

1）如果在中斷過程中箱內環境條件沒有超過允許的誤差范圍，此時中斷的時間應作為總的試驗時間的一部分（一般為瞬間斷電后及時通電恢復箱內環境）；

2）當中斷過程期間試驗條件低于允許誤差下限，那么應重新達到要求的試驗環境，并剔除誤差范圍以外的測試時間，一直進行到完成規定的試驗時間；

3）如果出現過試驗的情況，建議最好停止試驗，重新用新的樣品進行試驗，若經過相關技術人員的判定，認為超過要求的試驗條件不會直接造成試驗樣品特性的破壞，或者該樣品為可修復的產品，那么可以按照第二條處理，如果在以后的試驗中出現樣品失效，那么應該認為該項試驗結果無效。

2.4 恒定濕熱測試曲線示例（見圖1）

圖1 恒定濕熱測試曲線

3 交變濕熱試驗方法（也稱耐濕試驗）

目前常用標準的交變濕熱可以分為兩種，一種是針對設備、成品級的交變濕熱，以GB/T 2423.4以及GJB 150.9為代表，一種是針對電氣器件、微電子元件等器件級的交變濕熱，以GJB 360B、GJB 548B、GB/T 2423.34為代表，兩者主要區別在于后者在濕熱循環中加入了低溫步驟。

表3 設備級交變濕熱試驗程序

3.1 設備級濕熱試驗

3.1.1 常用嚴酷等級

高溫和循環次數的組合決定了交變濕熱試驗的嚴酷程度，GB/T 2423.4推薦的高溫為40 ℃（循環次數為2，6，12，21，56中任選）或者55 ℃（循環次數為1，2，6中任選）；GJB 150.9中則規定了高溫溫度為60 ℃，至少進行10個測試循環。

3.1.2 試驗步驟（以步驟3至步驟6為一個循環）

3.1.3 試驗中斷處理：

測試過程中遇到突然停電等特殊情況造成試驗中斷時，建議按照以下方式操作：

1）如果在中斷過程中箱內環境條件沒有超過允許的誤差范圍，此時中斷的時間應作為總的試驗時間的一部分；

2）當中斷過程中箱內環境條件低于允許誤差下限時，那么應該從中斷前最后一個有效循環的結束點重新開始繼續試驗（即中斷點所在的循環無效）；

3）如果出現過試驗的情況，建議最好停止試驗，重新用新的樣品進行試驗，若經過相關技術人員的判定，認為超過要求的試驗條件不會直接造成試驗樣品特性的破壞，或者該樣品為可修復的產品，那么可以將箱內環境恢復至要求環境條件并繼續試驗，如果在以后的試驗中出現樣品失效，那么應該認為該項試驗結果無效。

3.1.4 設備級濕熱測試曲線示例（見圖2）

圖2 設備級交變濕熱測試曲線

3.2 器件級濕熱試驗

3.2.1 常用嚴酷等級

溫度 濕度 循環次數65 ℃ 90～100 % 10次

3.2.2 試驗步驟（以37至97為一個循環）

1）預處理：GB/T 2423.34及GJB 360B均要求樣品試驗前在規定的高溫狀態下進行干燥處理，GB/T 2423.34的干燥條件來自于 IEC 60068-1中的標準干燥條件（溫度為55±2 ℃，相對濕度不超過20 %），GJB 360B要求的干燥條件為50±2 ℃，不控制相對濕度，干燥的時間均為24 h。GJB 548B則無預處理的強制要求，只是說在有要求的情況下進行預處理，預處理條件與GJB 360B 條件一致；

2）開始階段：將樣品放置于濕熱試驗箱內，注意保持樣品與箱壁的距離，然后調整箱內環境為標準大氣環境（一般為25 ℃、50 %），待穩定后將濕度升高至規定濕度（不小于90 %），溫度保持不變；

3）升溫階段：2.5 h內升溫至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循環結束；

10）恢復階段：循環結束后可直接取出樣品至標準大氣環境下。

3.2.3 低溫分循環描述

低溫分循環適用于前9次濕熱循環的某5次循環（其中GJB 548B可以在最后一個循環進行低溫分循環，即10個循環中有5個循環進行低溫分循環即可）。

3.2.4 試驗中斷處理

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

4 結束語

本文通過不同標準和要求對比了恒定濕熱與交變濕熱對產品的失效機理的影響，分析了兩者的操作方法。

表4 器件級交變濕熱低溫分循環對比

明確了恒定濕熱通過先升溫再升濕（先降濕再降溫）的方法避免產生凝露，主要是通過高溫高濕環境下樣品對水汽吸附、吸收和擴散等作用，造成產品失效；交變濕熱則是在高濕條件下，利用溫度循環引起的凝露和干燥的交替過程，使進入樣品內部的水汽產生“呼吸”作用，從而使腐蝕過程加速。避免了在實際操作過程中，在無參考標準時一味追求避免產生凝露造成的試驗偏差，為試驗操作人員提供了試驗參考依據。

[1] GB/T 2423.3-2016, 電工電子產品環境試驗 第2部分：試驗方法試驗Cab恒定濕熱試驗[S].

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

[3] GB/T 2423.34-2012,電工電子產品環境試驗 第2部分：試驗方法試驗Z/AD：溫度/濕度組合循環試驗[S].

[4] GJB 150.16A-2009, 軍用裝備實驗室環境試驗方法 第9部分：濕熱試驗[S].

[5] GJB 360B-2009, 電子及電氣元件試驗方法 穩態濕熱試驗、耐濕試驗[S].

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

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

[8]施建榮. 論艦船設備的濕熱試驗[J]. 裝備環境工程，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：環境適應性、可靠性試驗。