湿热试验介绍及相关标准解析

白雄飞

（成都航天科创科技有限公司，成都 610041）

湿热试验介绍及相关标准解析

白雄飞

（成都航天科创科技有限公司，成都 610041）

湿热环境普遍存在于电子产品的运输、贮存、使用整个寿命周期内，实验室常用恒定湿热与交变湿热两种试验来模拟湿热环境对产品的影响，本文从标准角度出发解析了两种试验的测试方法与区别。

恒定湿热；交变湿热；标准

引言

试验证明，大多数炎热条件下元器件的退化现象是直接或间接的由于有缺陷的绝缘材料吸附水蒸气和水膜，以及由于金属和绝缘材料表面变湿引起。同时，在潮湿、温度和电应力的共同作用下，会引起电化学反应和金属腐蚀，导致电子设备的绝缘电阻下降、漏电增加，严重时出现飞狐、击穿的电路损坏等现象。湿热试验一方面可以模拟实际使用中的湿热环境对产品的影响，另一方面也可以加速元件和材料在典型的高温高湿条件下的耐潮湿劣化影响的能力。

1 恒定湿热与交变湿热的对比（见表1）

表1 恒定湿热与交变湿热的对比

2 恒定湿热试验方法

2.1 常用的严酷等级（见表2）

表2 恒定湿热严酷等级

2.2 试验步骤

2.2.1 预处理：GJB 360B要求样品必须在（40±5）℃环境下预处理24 h，GB/T 2423.3则无要求，实际测试过程中根据具体情况选择是否进行预处理。

2.2.2 样品放置于湿热试验箱内，注意保持样品与箱壁的距离，然后调整箱内环境为标准大气环境（一般为25 ℃、50 %）

2.2.3 以不大于1 ℃/min的速率升温至规定的严酷等级，并使样品达到稳定。此阶段保持湿度为常湿（50 %），以避免样品冷凝现象的发生；然后在2 h内调整箱内的湿度达到规定的试验严酷等级。

2.2.4 待箱内温湿度值达到规定值并稳定后，开始计算试验持续时间，并在高温高湿环境下保持规定的时间。

2.2.5 试验后恢复：应先在0.5 h内降湿至常湿，然后在0.5 h内将温度恢复至常温。

2.3 试验中断处理

测试过程中遇到突然停电等特殊原因造成试验被迫中断的情况时，建议按照以下方式操作：

1）如果在中断过程中箱内环境条件没有超过允许的误差范围，此时中断的时间应作为总的试验时间的一部分（一般为瞬间断电后及时通电恢复箱内环境）；

2）当中断过程期间试验条件低于允许误差下限，那么应重新达到要求的试验环境，并剔除误差范围以外的测试时间，一直进行到完成规定的试验时间；

3）如果出现过试验的情况，建议最好停止试验，重新用新的样品进行试验，若经过相关技术人员的判定，认为超过要求的试验条件不会直接造成试验样品特性的破坏，或者该样品为可修复的产品，那么可以按照第二条处理，如果在以后的试验中出现样品失效，那么应该认为该项试验结果无效。

2.4 恒定湿热测试曲线示例（见图1）

图1 恒定湿热测试曲线

3 交变湿热试验方法（也称耐湿试验）

目前常用标准的交变湿热可以分为两种，一种是针对设备、成品级的交变湿热，以GB/T 2423.4以及GJB 150.9为代表，一种是针对电气器件、微电子元件等器件级的交变湿热，以GJB 360B、GJB 548B、GB/T 2423.34为代表，两者主要区别在于后者在湿热循环中加入了低温步骤。

表3 设备级交变湿热试验程序

3.1 设备级湿热试验

3.1.1 常用严酷等级

高温和循环次数的组合决定了交变湿热试验的严酷程度，GB/T 2423.4推荐的高温为40 ℃（循环次数为2，6，12，21，56中任选）或者55 ℃（循环次数为1，2，6中任选）；GJB 150.9中则规定了高温温度为60 ℃，至少进行10个测试循环。

3.1.2 试验步骤（以步骤3至步骤6为一个循环）

3.1.3 试验中断处理：

测试过程中遇到突然停电等特殊情况造成试验中断时，建议按照以下方式操作：

1）如果在中断过程中箱内环境条件没有超过允许的误差范围，此时中断的时间应作为总的试验时间的一部分；

2）当中断过程中箱内环境条件低于允许误差下限时，那么应该从中断前最后一个有效循环的结束点重新开始继续试验（即中断点所在的循环无效）；

3）如果出现过试验的情况，建议最好停止试验，重新用新的样品进行试验，若经过相关技术人员的判定，认为超过要求的试验条件不会直接造成试验样品特性的破坏，或者该样品为可修复的产品，那么可以将箱内环境恢复至要求环境条件并继续试验，如果在以后的试验中出现样品失效，那么应该认为该项试验结果无效。

3.1.4 设备级湿热测试曲线示例（见图2）

图2 设备级交变湿热测试曲线

3.2 器件级湿热试验

3.2.1 常用严酷等级

温度 湿度 循环次数65 ℃ 90～100 % 10次

3.2.2 试验步骤（以37至97为一个循环）

1）预处理：GB/T 2423.34及GJB 360B均要求样品试验前在规定的高温状态下进行干燥处理，GB/T 2423.34的干燥条件来自于 IEC 60068-1中的标准干燥条件（温度为55±2 ℃，相对湿度不超过20 %），GJB 360B要求的干燥条件为50±2 ℃，不控制相对湿度，干燥的时间均为24 h。GJB 548B则无预处理的强制要求，只是说在有要求的情况下进行预处理，预处理条件与GJB 360B 条件一致；

2）开始阶段：将样品放置于湿热试验箱内，注意保持样品与箱壁的距离，然后调整箱内环境为标准大气环境（一般为25 ℃、50 %），待稳定后将湿度升高至规定湿度（不小于90 %），温度保持不变；

3）升温阶段：2.5 h内升温至65 ℃，升温过程中湿度不得低于90 %；

4）高温高湿保持阶段：在温度65 ℃湿度不低于90 %的条件下保持3 h；

5）降温阶段：2.5 h内降温至25 ℃，降温过程中湿度不得低于80 %；

6）升温阶段：2.5 h内升温至65 ℃，升温过程中湿度不得低于90 %；

7）高温高湿保持阶段：在温度65 ℃湿度不低于90 %的条件下保持3 h；

8） 降温阶段：2.5 h内降温至25 ℃，降温过程中湿度不得低于80 %；

9）低温高湿保持阶段：在25 ℃、湿度不低于90%的条件下保持24 h循环结束；

10）恢复阶段：循环结束后可直接取出样品至标准大气环境下。

3.2.3 低温分循环描述

低温分循环适用于前9次湿热循环的某5次循环（其中GJB 548B可以在最后一个循环进行低温分循环，即10个循环中有5个循环进行低温分循环即可）。

3.2.4 试验中断处理

测试过程中遇到突然停电等特殊情况造成试验中断时，在完成规定循环次数之前（不包括最后一次循环），如发生了不多于1次的意外试验中段，可重做该循环。若在最后一次循环期间出现意外的试验中段，除要求重做该循环外还要求再进行一次无中断的循环。任何中断超过24 h都要求从头至尾重做试验。

4 结束语

本文通过不同标准和要求对比了恒定湿热与交变湿热对产品的失效机理的影响，分析了两者的操作方法。

表4 器件级交变湿热低温分循环对比

明确了恒定湿热通过先升温再升湿（先降湿再降温）的方法避免产生凝露，主要是通过高温高湿环境下样品对水汽吸附、吸收和扩散等作用，造成产品失效；交变湿热则是在高湿条件下，利用温度循环引起的凝露和干燥的交替过程，使进入样品内部的水汽产生“呼吸”作用，从而使腐蚀过程加速。避免了在实际操作过程中，在无参考标准时一味追求避免产生凝露造成的试验偏差，为试验操作人员提供了试验参考依据。

[1] GB/T 2423.3-2016, 电工电子产品环境试验 第2部分：试验方法试验Cab恒定湿热试验[S].

[2] GB/T 2423.4-2008, 电工电子产品环境试验 第2部分：试验方法试验Db 交变湿热（12h+12h循环）[S].

[3] GB/T 2423.34-2012,电工电子产品环境试验 第2部分：试验方法试验Z/AD：温度/湿度组合循环试验[S].

[4] GJB 150.16A-2009, 军用装备实验室环境试验方法 第9部分：湿热试验[S].

[5] GJB 360B-2009, 电子及电气元件试验方法 稳态湿热试验、耐湿试验[S].

[6] GJB 548B-2005, 微电子器件试验方法和程序 耐湿试验[S].

[7]翁雷,白显易. GJB 150A湿热试验中若干问题探讨[J]. 航天器环境工程, 2013, 30(2):209-212.

[8]施建荣. 论舰船设备的湿热试验[J]. 装备环境工程，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

白雄飞（1989-），男，本科，助理工程师，研究方向：环境适应性、可靠性试验。