當環境溫度快速變化或者在晝夜溫差較大的情況下,電子元器件機柜內、外的溫度差導致水汽在元器件表面凝結成小水珠。這些凝露水珠與高鹽霧環境中的鹽分混合,形成了導電性能良好的電解質溶液。這種溶液會加速電子元器件金屬部分的電化學腐蝕,使原本穩定的金屬結構逐漸被破壞,導致元器件的性能下降。為了探究凝露對產品的影響,我們對航空航天常用的電子元器件模擬保障機為研究對象,研究其凝露腐蝕形成的環境影響因素。
試驗設備:環儀儀器 凝露潮濕氣候箱
試驗原理圖:
其中,①凝露潮濕氣候箱;②加熱控溫裝置;③溫度監測裝置;④濕度監測裝置;⑤電子元器件模擬機柜;⑥PCB 板;⑦電子顯微鏡;⑧顯示器
凝露試驗方法:
為保證與現實環境條件的貼合性,劃定試驗研究的溫度范圍為 20℃~70℃,相對濕度為 50%~99%,降溫過程溫度梯度選擇 1℃/min 和 3℃/min 進行對比。
首先進行預試驗, 在溫度70 ℃、 相對濕度 99%的恒溫恒濕條件下對電子元器件機柜連續觀察 1 h,明確電子元器件機柜的易凝露部位,并根據劃定的易凝露位置范圍,調整觀察對象,便于試驗現象的記錄與總結。
接下來,開展第一組凝露試驗下 12 h 的觀察試驗,具體參數見下表。
根據前期試驗結果確定本次試驗的觀察周期,實驗細化溫度、濕度區間,對比第二組試驗結果是否與第一組試驗結果得出的規律相互吻合,試驗的溫度和相對濕度列于下表。
隨后開展從 70 ℃ 至 2 ℃的降溫試驗,分別設置 1 ℃/min 和 3 ℃/min 的降溫梯度,開展第三組試驗(樣品先后記為 T-21 和 T-22),研究降溫速率對凝露現象的影響。
試驗探究與結論:
預實驗中,在溫度 70℃、相對濕度 99%的恒溫恒濕條件下對電子元器件機柜連續觀察 1 h。下圖中方框區域為預試驗中發現的易凝露部位,即電子元器件機柜中部接線板位置,且該處凝露現象十分明顯,便于觀察,因此將該位置確定為后續試驗的主要觀察對象。
第一組凝露試驗開展 12 h 連續觀察。試驗結果表明,將電子元器件模擬機柜置于 T-1(溫度 20℃,相對濕度50%)、 T-2(溫度 20℃,相對濕度 99%)和 T-3(溫度 70℃,相對濕度 50%)環境下 12 h 內不會出現凝露現象。
然而如下圖所示
在 T-4(溫度 70℃,相對濕度 99%)試驗環境下電子元器件發生了凝露現象:1 ~ 5 h 內,凝露水珠聚集并發生遷移; 6 ~ 12 h 期間,凝露現象消失,但在模擬機柜板材上觀察到了水珠的富集與遷移現象。綜合以上試驗現象,初步推斷高溫、高濕條件會導致電子元器件產生凝露現象。
于是進一步細化溫度、濕度區間,開展第二組試驗。根據前期結果確定本次試驗觀察周期為 6 h,每小時拍照記錄一次。T-5 至 T-18 的試驗過程中沒有發現電子元器件模擬機柜在恒溫恒濕處理 6 h 內有凝露現象。
如下圖所示,
在 T-19(溫度 70℃,相對濕度70%)的試驗環境中放置 2 h 后,電子元器件模擬機柜的電子元器件表面出現水霧,但并未觀察到明顯的聚集水珠,且水霧在 3 h 后消失。
而在 T-20(溫度 70℃,相對濕度 99%)的環境條件下恒溫恒濕處理 1 h 后,電子元器件模擬機柜出現凝露現象,并觀察到聚集性水珠, 2 h 后水珠消失,該凝露過程如下圖所示。
綜合上述試驗結果可推斷:
高溫、高濕的共同作用導致了電子元器件凝露的產生。在溫度 20~70℃、相對濕度 50% ~ 98%的研究范圍內,當試驗溫度高于 45℃且相對濕度大于 70%時,電子元器件模擬保障機柜中會發生凝露現象。溫度、濕度越高,凝露露珠覆蓋面積越大,凝露現象越明顯。在溫度 70℃、相對濕度 99%的高溫高濕環境下,電子元器件模擬保障機柜中凝露露珠覆蓋面積最廣。
以上就是對對電子元器件機柜的凝露試驗研究,如有凝露試驗疑問,可以咨詢環儀儀器相關技術人員。
















