引言
不飽和型 HAST 試驗箱區(qū)別于飽和型 PCT 試驗設(shè)備,采用溫度、壓力、濕度獨立解耦控制,試驗工況要求腔體內(nèi)部無凝露產(chǎn)生,廣泛應(yīng)用于 PCB、半導體元器件、芯片、連接器的離子遷移、CAF、電化學腐蝕加速可靠性測試。
在日常試驗過程中經(jīng)常出現(xiàn)一類隱蔽問題:設(shè)備控制面板濕度讀數(shù)穩(wěn)定在設(shè)定區(qū)間,控制器判定工況滿足標準要求,但同箱放置的多組樣品測試結(jié)果離散性偏大,平行樣失效表現(xiàn)不一致,最終導致試驗數(shù)據(jù)難以復現(xiàn)、試驗結(jié)論產(chǎn)生爭議。該現(xiàn)象核心誘因便是
腔體濕度分層,屬于不飽和 HAST 極易被忽視的隱性工況風險。
一、故障現(xiàn)象
設(shè)備內(nèi)置溫濕度傳感器采集數(shù)值正常,長期維持在程序設(shè)定濕度區(qū)間,無報警、無參數(shù)漂移提示;
樣品擺放區(qū)域?qū)嶋H濕度低于傳感器測點濕度,腔體內(nèi)部形成濕度梯度;
同一箱體內(nèi)平行放置的樣品,腐蝕程度、失效時間差異明顯,試驗重復性變差。
二、濕度分層形成機理
飽和型 PCT 依靠持續(xù)產(chǎn)生飽和蒸汽充盈整個腔體,依靠蒸汽擴散填充空間,氣流擾動對濕度分布影響較小,濕度分層現(xiàn)象微弱。
而不飽和型 HAST 運行在高溫高壓密閉環(huán)境,不產(chǎn)生大量飽和蒸汽,依靠循環(huán)風機驅(qū)動水汽混合,維持目標不飽和濕度場,對腔內(nèi)氣流組織高度敏感。
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風道導流板移位、變形,氣流循環(huán)路徑發(fā)生偏移,腔體部分區(qū)域形成氣流盲區(qū);
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樣品擺放過密、堆疊阻擋循環(huán)風道,阻礙水汽充分交換,局部水汽流通不暢;
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風機轉(zhuǎn)速匹配性不足,無法實現(xiàn)全域水汽均勻混合,形成高低濕度分區(qū)。
氣流順暢區(qū)域水汽交換充分,傳感器多布置在此位置,讀數(shù)符合設(shè)定;氣流停滯區(qū)域水汽補給不足,樣品周邊相對濕度持續(xù)偏低,樣品實際承受的加速應(yīng)力與標準工況存在偏差。
三、濕度分層帶來的試驗風險
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加速因子不一致
HAST 測試依靠高溫、高壓、特定濕度組合形成固定加速應(yīng)力。樣品區(qū)域濕度偏低,水汽滲透能力下降,腐蝕、離子遷移反應(yīng)速率減緩,平行樣品老化程度不均。
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試驗數(shù)據(jù)失去對比價值
同批次對比樣品,因所處位置濕度條件不同,失效時間、失效模式出現(xiàn)明顯差異,無法區(qū)分是產(chǎn)品本身差異,還是環(huán)境工況波動導致。
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難以排查的隱性誤差
僅依靠箱體自帶傳感器監(jiān)控工況,無法發(fā)現(xiàn)樣品區(qū)域真實濕度偏差。操作人員容易誤判設(shè)備運行正常,將工況缺陷導致的離散問題歸結(jié)為產(chǎn)品本身不良,誤導研發(fā)驗證判斷。
四、優(yōu)化改善對策
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規(guī)范樣品擺放
樣品之間預留充足通風間隙,禁止大面積堆疊封堵風道;樣品不要緊貼內(nèi)膽壁、出風口與回風口,保障水汽環(huán)繞流通。
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定期檢查風道結(jié)構(gòu)
定期查看導流板有無松動、偏移、變形,保證氣流按照設(shè)計路徑循環(huán),避免氣流短路、形成死角。
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優(yōu)化風機運行參數(shù)
根據(jù)腔體容積調(diào)整風機轉(zhuǎn)速,保障高壓高溫環(huán)境下腔內(nèi)水汽充分對流混合;新機調(diào)試階段可做腔內(nèi)多點溫濕度分布驗證,確認全域濕度均勻性。
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增加輔助監(jiān)測手段
重要可靠性試驗,可使用獨立溫濕度記錄儀放置于樣品區(qū)域,對比傳感器測點與樣品區(qū)實際工況,提前識別濕度分層問題。
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箱體選型階段評估氣流設(shè)計
定制不飽和 HAST 設(shè)備時,重點確認循環(huán)風道布局,優(yōu)先選用全域強制對流結(jié)構(gòu),降低高壓密閉環(huán)境下濕度分層發(fā)生概率。
五、總結(jié)
很多實驗人員存在認知誤區(qū):箱體傳感器濕度達標,就等同于樣品所處環(huán)境滿足試驗標準。對于不飽和型 HAST 而言,氣流組織直接決定濕度場均勻性。
濕度分層屬于無報警、難察覺的隱性工況缺陷。只有保證樣品區(qū)域真實溫濕度與設(shè)定條件一致,才能保障加速老化試驗的有效性、重復性。在設(shè)備調(diào)試、樣品裝載、日常試驗管控中,需要重視氣流均勻性,規(guī)避濕度分層帶來的試驗風險。
