IEC 68-2-28 湿热试验指引

IEC 68-2-28 湿热试验指引

IEC 68-2-28 Guidance for damp heat tests

前言

本指引之目的在决定电工产品于湿热环境下，不论是否凝结水滴，其电性或机械特性之变异情形。湿热试验亦可用来决定试件之腐蚀效应。

范围

本指引提供一般规范作者所需之必要信息，以选择适当之试验方法及试验条件。本指引应与下列规范合用：

a.IEC 68-2-3试验方法Ca：稳态湿热。

b.IEC 68-2-56试验方法Cb：装备稳态湿热。

c.IEC 68-2-30 试验方法Db：湿热温度循环。

d.IEC 68-2-38试验方法Z/AD：组合温度、湿度循环试验。

湿度产生法

1.喷水

将除去离子之水，喷雾成细小粒子，并藉由空气带入柜中，此时大部份之雾状粒子在途中已成为水气状态；注意不可直接将水喷入柜中。此系统能迅速提供湿度且不大需要维修，但若直接喷射，则柜中可能有少部份之雾状粒子，湿度常因润湿过度而不易控制。

1.水蒸气喷射

将热水蒸气直接喷入温度柜中。此系统能迅速提供湿气且容易控制(由蒸气阀控制)，但在柜中温度较低之位置可能产生凝结现象。

1.挥发法

气泡式

以空气吹入含水之管路中，造成饱和水气。此系统在固定气流条件下，可藉由改变水温控制湿度，但若增加水温则柜温亦随之增加，且由于水之热容关系，在时间上会产生延迟，此种方法在气泡破裂时亦会产生少量雾状水分子。

表面挥发

利用空气通过一面积广大之水面而得到湿润，如空气不断经过静止之水面，或水流垂直向下，空气逆行而上。在此系统中雾状之现象不易发生，湿度可藉由改变水温来控制。但由于水之热容关系，湿度之变化在时间上将产生延迟。

水溶液

由一密封且恒温之标准化水溶液容器产生所需之相对湿度，例如以甘油或盐溶液来控制相对湿度。此法简单可靠，但不适用于生热试件或会吸收大量水气之试件，亦不可用来执行循环式试验。

∙湿度之物理外观

1.凝结

当试件放入温度柜中，若其表面温度较柜中露点温度为低时，水气将凝结于试件表面，因此欲避免水气凝结时必须将试件预热。若欲在试件表面产生水气凝结，则试验时柜中之湿度与温度必须迅速增加，使试件表面温度低于露点温度。若试件之热时间常数(thermal time constant)较低，则凝结仅在温变率十分快速或是相对湿度接近100%时产生，升温速率与试验方法Db与Z/AD相同时，对小试件可能不产生凝结。若试件热时间常数为τ，则升温时试件表面产生凝结所需之相对湿度如下所示：

R.H.>100(1-0.05×τ×Δθ/Δｔ)

其中：

Δθ/Δｔ为柜中气温之平均变化速率。

例：以试验方法Db而言，温度为＋25℃～＋55℃

Δθ/Δｔ＝(55-25)/(3×60×60)≒0.0028℃/s

对τ＝1分钟之组件而言，相对湿度需达99.2%。

周遭温度降低时，组件内壁表面将产生凝结现象，毛细凝结现象亦可在相对湿度远低于100%时发生。一般而言，凝结现象可用目视清楚观察出来，但是对表面粗糙不平之小试件而言，有可能看不出来。

1.吸附

材料种类、表面结构与水气压力可决定其表面吸附湿气量之多寡，吸附现象通常不易评估，因为吸收现象同步发生且现象更明显。

1.吸收

吸收水气之多寡，通常决定于空气中之水气含量，一般而言，吸收现象将稳定进行到平衡为止，水气之渗透率通常与温度成正比。

1.扩散

水气由有机材料制成之封装外部扩散至内部之现象，如电容器与半导体等。

∙加速物理过程

加速之目的在节省试验时间，但需注意应力增加之后，失效机制可能与实际状况不同。试验严厉度之选用可参考操作与储存条件之限制。凝结与吸附过程通常所需时间较短，但吸收与扩散过程在平衡状态到达前可能长达数千小时。

一般而言，湿热试验之加速因子不可能获得，但在固定之相对湿度下增加温度，

可加速试验之进行。加速因子仅在渗透率、温度与水气压力间之关系为已知时方能得知或经由实验决定。

在不同试件均呈现相同之失效机制下，加速因子是允许使用的。稳态湿热试验可以下列两种方法模拟实际温湿度环境之加速试验。

以较实际状况严厉之温湿度进行试验。

若实际环境含高低条件之变化，通常仅考虑较严厉状况，而忽略较低之部份，但因环境应力较低时属干燥阶段，稳态湿热试验并不模拟此种状况，因此试验结果可能不同。

∙稳态与循环试验之比较

稳态试验方法Ca及Cb

若吸收与吸附作用为最重要效应时，或是试件处于稳态湿热环境下，则应进行稳态试验。

1.试验方法Ca

主要用于评估组件在长期湿热环境下之抵抗能力。本试验法在决定试件于高湿环境下之电性特性是否仍能维持，亦可用来评估组件或组件之包装是否能防护水气扩散效应。

1.试验方法Cb

主要用于决定装备在高湿环境且无凝结时之反应。当需要稳态湿热环境时，本试验法特别适用于大型装备或有复杂接头在柜外之测试装备。除主动冷却装置之温度低于露点时会产生之凝结外，本试验法在程序设计时即不希望试件上有任何凝结水滴。对生热试件执行试验时，需模拟自由空气条件并考虑生热对试件周遭环境之影响。

1.循环试验方法Db

若因凝结或呼吸作用积存水气为最重要效应时，可使用试验方法Db。本试验法分为两种：

∙方法1：适用于吸收或因呼吸作用产生水气渗入及积存为重

要效应之各种状况。

∙方法2：适用于使用简易之试验装备，且无上述效应者。

"IEC 68-2-17试验方法Q：密封性试验"可迅速侦测出具呼吸效应之裂缝，但无法重现循环湿度之效应。

试验次序与组合试验

执行一个或数个温度循环试验，为评估接合是否紧密与细小裂缝是否存在之最佳方法，但通常不需要同时改变温度与湿度条件。

若先执行试验方法C或Db，再接着执行"IEC 68-2-14试验方法N：温度变化"，