產品濕度環境加速測試(Humidity temperature cycle)

Humidity cycle(濕度循環測試)

《濕度測試(Humidity Test)》的目的一般在確定濕度對產品的影響程度,並保證該產品於高濕的條件之下仍然可以符合規格的要求。這種測試通常都屬於加速試驗的範圍,一般是為了儘早找出產品在計上有否較脆弱的零、組件,或是否有製程上的問題,或是故障模式,以提供產品品質設計改進的參考。為了確保產品的性能,測試時會用到各種不同的溫溼度件以及時間間隔,期間每個階段的測試都必須通過並符合規格要求。

有些容易吸濕的材料(如印刷電路板,塑膠射出零件,封裝零件等)將會隨著暴露於水蒸氣的壓力及時間成比例的吸收水分,當材料吸收了過多的水分就會引起膨脹或污染,甚至會破壞到產品的功能,比如說在一些較敏感電路間引發漏電流(leakage current)並導致產品失效,有些化學殘留物甚至會因為水氣而造成電路板嚴重的腐蝕或引起金屬表面氧化等反應。在某些情況下,相鄰線路間也會因為水氣及電壓差而引發電子遷移(Electromigration)效應而形成樹突細絲(dendritic filament),至造產品系統不穩定等問題。如果我們的產品存在這樣的問題,那下面所介紹的溫濕度試驗設計,就是用來加速這些故障機制的發生,進而了解產品的可能問題點。







在潮濕的環境中,故障可以被分為兩個獨立的機制:

本試驗設計,分別提供了這兩個條件,而且模擬加速在終端客戶的使用環境。由於累加(cumulative)的效應,吸附(第4.3條)和吸收(第4.4條)測試需要依照一定的排列順序來進行。包括了《低濕度測試(第4.2條)》,以確保產品能夠在世界上許多地區的冬季低濕環境下運作。另外,還有《五天濕度循環》測試將會在第4.6節說明。這項測試需要有良好的工程判斷來決定這個測試需不需要被執行。

進行濕度測試時,必須要留意環境測試機台的天花板必須要有防止結霜的設計,以免水滴滴落到產品的可能性,特別是針對某些不耐水的材料〈如木製品,化學品〉。環境測試機台內的冷凝水必須要倒掉,不能回收使用。形成水蒸氣的水必須使用純水或蒸餾水,要去除掉礦物質及離子,pH值在23°C時應該在6.0和7.2之間。水的電阻值必須大於150,000 ohms-cm。

產品應該依據不同的等級分類來選擇合適的溫濕度曲線以進行環境測試,依據圖表上的每一個曲線階段記錄測試的結果,當產品進入每個階段的環境並開始功能測試以前,應該至少保留一個小時的時間讓產品的溫濕度達到穩定狀態,或是等到產品規定的最少暖開機時間後才能進行,以時間較長者為準。曲線的安排有經過設定,可以讓每個階段的開始時間大都是在早上上班時間,這樣可以有利上班時間來進行測試及觀察記錄。

對某些產品來說,要完成功能測試,可能需要花費很久的時間,在高濕度的測試期間,最好可以借助一些良好的工程判斷,精簡某些測試的步驟,只測試那些較可能受濕度影響的功能就可以了,或許可以是個不錯得選項。

4.1 初步性能測試(Initial Performance Test)

一開始測試的時候,先將產品放在溫濕度環境測試機,紀錄其性能測試的結果,並確認符合規格要求。測試開始時的條件為25°C±3°C以及50%±10%的相對濕度(約室內環境)。

4.2 最低工作濕度(Minimum Operating Humidity)

依據產品的市場需求,低濕度的測試環境設置為15%RH±10%,這個階段的測試時間為24個小時。對某些產品(如CRT、印表機、繪圖雞、磁性錄音機…等類)來說,可能會對這種環境較為敏感。紀錄這個階段剛開始及結束時的性能測試結果。

4.3 最大工作濕度(Maximum Operating Humidity)

這個階段的測試在衡量吸附(adsorption, 表面洩漏電流)的影響。待測物(EUT, Equipment Under Test)在《非作業》步驟的前後一個步驟都屬於《最大工作濕度》的環境。第一階段的《最大工作濕度》有17個小時,而第二階段則有11個小時。本階段測試的目的在加速產品表面吸附過多水分後,會不會引起產品漏電及電解效果等的不良。電子遷移的樹突也大都出現在這個階段,有開啟電源的狀態下長成的。紀錄下這個階段的性能測試結果。

4.4 非作業濕度(Non-Operating Humidity)

這項測試目的在衡量吸收的影響(absorption, 水分滲透到吸濕性材料)。

重要:在這個階段測試時,記得將錄音(影)媒體等消耗品從產品上移除。

當產品成功完成第一個階段的《工作濕度測試》(第48小時)後,關閉產品的電源,開始進入《非作業》步驟。依據不同的產品分類會有不同的《非作業》步驟時間,有12個小時、24個小時及72小時等三種選擇。這種高濕環境將可能加速金屬腐蝕、惡化吸濕及多孔材料。

在《非作業》的濕度循環結束時,環境測試機會返回到第《4.3最大工作濕度》條件。紀錄下這個階段剛開始時的性能測試結果。

4.5 乾燥及最終性能測試(Dry-Out and Final Performance Test)

在第二階段的《最大工作濕度》測試結束時,溫度及濕度將會回到大氣環境,這時候性能測試必須重複進行。記錄性能測試的結果。將之比較《初步性能測試》的結果。檢查這兩個測試結果的差異,或許可以發現一些產品設計上的潛在弱點。

將產品從環境測試機中取出,檢查是否有任何腐蝕、鏽蝕、變形的現象,或有任何其他的異常。仔細觀察並記錄。如果有任何組件或組裝不再符合電氣或機械規格,將會被記錄為缺點。如果有外觀問題也應該提出,由團隊來評估是否符合客戶的期望。

這個階段將會室溫的環境下持續24個小時。在此期間內所發生的任何故障都要進行評估,以確定它是否是由於剛剛完成的濕度測試所造成。

5. 凝結、縮合

這項測試是用來衡量產品處於水氣《凝結》狀態下的可能反應,當產品處於溫度急劇變化的地區,比如說突然從較涼爽的地區進到的一個溫暖的環境時,產品的表面及內部可能因為溫度的急遽變暖而把周遭的水氣凝結成水滴。等級C1和C2的產品通常在正常的環境下使用,並不會有《凝結》的狀況出現,所以可以不用執行這項測試。

產品的恢復率將會是衡量產品能力的指標之一。除非產品另外指定的規格,否則一律以下面的恢復時間當作衡量的標準:

產品的恢復與否一律以時間來做為衡量的準則。

有些產品可能會因某些耗材的關係,造成在冷凝狀態下會沒有辦法執行其主要功能。這些產品只要在規格中明確告知消費者就可以不需要執行這項測試。

5.1 方法一

將產品關機,並放在實驗室環境條件下(約25°C,相對濕度50%)一段時間,等確定產品的溫度已經穩定後,

迅速將扔然關機的產品放到40°C和95%RH的環境當中,五分鐘之後才開啟電源。請參閱第5條的產品恢復時間要求。

5.2 方法二

當產品的尺寸太大不允許隨意移動時,將產品在關機的狀態下先放入保持溫濕度環境機裡。先將溫度降低到-10℃並保持一段時間,直到產品的溫度穩定。將環境控制機的條件設定在25°C和相對濕度50%,這時候環境測試機內的溫度將會迅速的上升並早成冷凝的效果,這是因為外部環境的溫度上升速度將遠遠高於產品內部溫度的緣故。這時候可以觀察環境測試機台的觀景窗及其內部牆壁也會出現凝結的流汗效果。請參閱第5條的產品恢復時間要求。


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訪客留言內容(Comments)

您好,請問這個測試是在哪個規範裡面找得到呢?

Ryan;
這是HP的規範,不過已經有點舊了。


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