淺議環(huán)境濕度對(duì)電子元件測(cè)試和使用的影響
西安智航微電子有限公司
江湖
摘要
：
本文從環(huán)境濕度方面的原因提出了環(huán)境濕度對(duì)于電子元件的測(cè)試和使用方面所造成的影響，通過(guò)一些實(shí)際的案例來(lái)進(jìn)行解析，并提出了環(huán)境濕度過(guò)大對(duì)于電子元件的危害，最后對(duì)電子元件如何存放提出了建設(shè)性意見
。
關(guān)鍵詞
：
相對(duì)濕度
敏感參數(shù)
數(shù)據(jù)
影響
存放
1.
引
言
隨著電子技術(shù)的不斷發(fā)展，對(duì)電子元器件的質(zhì)量和可靠性提出了更高的要求，環(huán)境濕度對(duì)元器件測(cè)試結(jié)果和使用的影響越來(lái)越備受關(guān)注。提高
室內(nèi)環(huán)境的相對(duì)濕度，可以降低
ESD
發(fā)生的幾率；然而相對(duì)濕度的過(guò)大，又會(huì)給測(cè)試和使用帶來(lái)一系列新的問(wèn)題。比如在元器件的檢測(cè)中，由于環(huán)境濕度的不同，而會(huì)有二種不同的測(cè)試結(jié)果。這樣就提高了制造廠和使用單位對(duì)環(huán)境濕度引起電子元件測(cè)試結(jié)果準(zhǔn)確性的關(guān)注程度。
2.
相對(duì)濕度的基本概念
首先，
為了更好地了解相對(duì)濕度極其影響，有必要先明確一些濕度的基本概念。
相對(duì)濕度
（
Relative Humidity）： 通常用
RH來(lái)表示。
濕度的定義是：
“空氣中濕氣的含量
”。
這種濕氣必須是水蒸氣的形式，沒(méi)有蒸發(fā)成水蒸氣狀態(tài)的的可視水滴不會(huì)影響濕度。相對(duì)濕度這個(gè)名詞是指
“在一定的溫度下，某一體積空氣中的實(shí)際含水量與該空氣最大限度的含水飽和量之比，用百分比（
% ）表示
”，所以：
Ma
相對(duì)濕度過(guò)（
RH ）
=
/ t Mg Ma = 空氣中水的含量
Mg = 該空氣可含水的最大容量
t = 溫度
焓：
物質(zhì)所具有的一種熱力學(xué)性質(zhì)。定義為該物質(zhì)的體積、壓力的乘積與內(nèi)能的總和
焓濕圖（
Psychromeric）
又叫空氣線圖，是一種由熱力學(xué)繪制作圖而成。便于有關(guān)水蒸氣及溫度變化的各種空調(diào)問(wèn)題以作圖方式簡(jiǎn)單的得到解答。
含水量
（
Specific Temperature ）： 又稱比濕度。濕空氣中水蒸氣質(zhì)量與干空氣質(zhì)量的比值，單位為
kg/kg 干空氣
干球溫度
（
Dry bulb Temperature ）： 空氣的干球（
DB ）溫度為普通的干球溫度計(jì)所測(cè)的溫度。
濕球溫度
（
Wet bulb Temperature ）： 空氣的濕球（
WB ）溫度為濕球溫度計(jì)所測(cè)的溫度。濕球溫度計(jì)指將一般的溫度計(jì)的感溫球用濕紗布包裹的溫度計(jì)。
露點(diǎn)（
Dew-poit）：
當(dāng)溫度降低時(shí)，氣體混和物中水蒸氣開始凝結(jié)的溫度。
結(jié)露：
空氣處于非常潮濕的狀態(tài)，即成為相對(duì)濕度
100%的飽和空氣，此時(shí)只要溫度下降就可看見水滴產(chǎn)生，這種現(xiàn)象稱為結(jié)露。
潛熱：
潛代表隱藏，
HVAC的用法是指相變化，溫度不改變下的能量變化。每種物質(zhì)有不同的潛熱焓。
顯熱：
顯代表可感覺(jué)，
HVAC的用法是指改變溫度所需的熱量。這種變化可用溫度計(jì)測(cè)出。
3. RH
對(duì)于元器件的測(cè)試影響
：
絕大部分電子產(chǎn)品都要求在干燥條件下作業(yè)和存放。據(jù)統(tǒng)計(jì)，全球每年有
1/4
以上的工業(yè)制造不良品與潮濕的危害有關(guān)。對(duì)于電子工業(yè)，潮濕的危害已經(jīng)成為影響產(chǎn)品質(zhì)量的主要因素之一。下面就來(lái)通過(guò)一個(gè)小實(shí)驗(yàn)解析一下濕度對(duì)于元器件測(cè)試的影響。（注：測(cè)試人員帶防靜電指套和手環(huán)）
環(huán)境條件：
TA=25
℃
RH=86%
測(cè)試器件：取
3只
OP07AZ/883Q
批次
0127 分別標(biāo)記為
1.2.3號(hào)
測(cè)試結(jié)果：見表
1
表
1 （高溫處理前測(cè)試結(jié)果）
--------------------------------------------------------------------------------------------
No
P/F
Vos
Ib+
Ib-
Ios
CMRR
Vo+
Vo-
Ps
(mV
)
(nA
)
(nA
)
(nA
)
(db
)
( V
)
( V
)
(mW
)
Min
110
12
12
Max
0.025
2
2
2
120
--------------------------------------------------------------------------------------------
1
Fail
*-0.027
* 2.866
-0.691
* 3.557
142
14.05
-13.08
44.13
2
Fail
*-0.027
* 3.602
-0.696
* 4.298
140
14.04
-13.07
44.16
3
Fail
*-0.031
* 3.425
-0.308
* 3.733
117
14.03
-13.02
45.33
環(huán)境條件：
TA=25
℃
把上述不合格的
3只器件置于高溫箱
85℃下存儲(chǔ)
30分鐘
測(cè)試器件：還是剛才的
1.2.3號(hào)器件
測(cè)試結(jié)果： 見表
2
表
2 （高溫存儲(chǔ)后測(cè)試結(jié)果）
--------------------------------------------------------------------------------------------
No
P/F
Vos
Ib+
Ib-
Ios
CMRR
Vo+
Vo-
Ps
(mV
)
(nA
)
(nA
)
(nA
)
(db
)
( V
)
( V
)
(mW
)
Min
110
12
12
Max
0.025
2
2
2
120
--------------------------------------------------------------------------------------------
1
Pass
-0.024
0.904
0.963
-0.059
154
14.02
-13.00
44.61
2
Pass
-0.015
0.876
0.869
0.007
133
14.01
-13.02
43.20
3
Pass
0.022
0.884
0.869
0.015
135
14.02
-13.10
45.33
由數(shù)據(jù)我們可以看出高溫處理前測(cè)試產(chǎn)品不合格的濕度敏感參數(shù)經(jīng)高溫存儲(chǔ)后變合格了。
另我們對(duì)第三方測(cè)試三溫合格的器件再來(lái)做一下試驗(yàn)，低溫存儲(chǔ)后對(duì)器件進(jìn)行低溫測(cè)試，也會(huì)發(fā)生類似的現(xiàn)象，如果我們把同樣的器件直接放入低溫箱，不加任何外在保護(hù)把器件放入塑料袋中，測(cè)試出來(lái)會(huì)有二種結(jié)果，直接裸露于低溫箱里的器件有可能不合格，而外加保護(hù)的元件一定合格。
解析原因：
試驗(yàn)結(jié)果證明了相對(duì)濕度對(duì)于元件的影響，再來(lái)一次這樣的試驗(yàn)，取上兩次試驗(yàn)過(guò)的器件
1
置于測(cè)試盒上，用嘴對(duì)著器件吹一口氣，我們?cè)賮?lái)對(duì)比以下測(cè)試結(jié)果。
吹氣前：測(cè)試參數(shù)見表
3
表
3
--------------------------------------------------------------------------------------------No
P/F
Vos
Ib+
Ib-
Ios
CMRR
Vo+
Vo-
Ps
(mV
)
(nA
)
(nA
)
(nA
)
(db
)
( V
)
( V
)
(mW
)
Min
110
12
12
Max
0.025
2
2
2
120
--------------------------------------------------------------------------------------------1
Pass
-0.021
1.623
-0.321
1.944
139
14.04
-13.07
45.00
吹氣后：
請(qǐng)注意隨著時(shí)間的推移引起的參數(shù)變化，測(cè)試間隔為
3-5
秒，見表
4
表
4
-------------------------------------------------------------------------------------------
No
P/F
Vos
Ib+
Ib-
Ios
CMRR
Vo+
Vo-
Ps
(mV
)
(nA
)
(nA
)
(nA
)
(db
)
( V
)
( V
)
(mW
)
Min
110
12
12
Max
0.025
2
2
2
120
--------------------------------------------------------------------------------------------
1
Fail
-
*-0.140
* 3.382
*-3.617
* 6.999
* 108
14.03
-13.02
45.33
2
Fail
-
*-0.047
* 3.421
* 4.113
-0.692
114
14.03
-13.02
45.33
3
Fail
-
*-0.038
* 3.423
0.705
* 2.718
114
14.03
-13.01
45.30
4
Fail
-
*-0.034
* 3.424
-0.574
* 3.998
115
14.03
-13.02
45.33
5
Fail
-
*-0.031
* 3.425
-0.308
* 3.733
117
14.03
-13.02
45.33
6
Fail
-
-0.022
* 3.429
-1.717
* 5.146
123
14.03
-13.01
45.33
7
Fail
-
-0.019
* 3.430
-0.838
* 4.268
127
14.03
-13.02
45.33
8
Fail
-
-0.017
* 3.430
-0.581
* 4.011
132
14.03
-13.01
45.33
9
Pass
-
-0.016
1.079
-0.037
1.116
142
14.03
-13.01
45.33
由實(shí)驗(yàn)得出：空氣濕度決定器件的測(cè)試結(jié)果，在相對(duì)濕度較大的情況下（
RH
≥
85%
），容易引起電路管腳間的短路或漏電，從而造成測(cè)試數(shù)據(jù)的不準(zhǔn)確。且這種情況在一些
CMOS
器件和高精度運(yùn)算放大器的測(cè)試中也能反映出來(lái)，具有一定的共性。
4. RH
對(duì)于元器件的使用影響
：
在使用過(guò)程中，假如之前有潮氣進(jìn)入器件內(nèi)部，因?yàn)榭諝庵泻?
CL離子，容易對(duì)器件內(nèi)部產(chǎn)生腐蝕，若時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，加電后有可能引起器件損壞，更有甚者造成整機(jī)無(wú)法正常運(yùn)做，如果在要求可靠性比較高的系統(tǒng)中，可能會(huì)帶來(lái)更大的損失。
潮濕還會(huì)引起電阻值改變，炭質(zhì)或薄膜電阻受潮后，其表面的保護(hù)層就會(huì)變形或脫落。如果潮氣滲過(guò)漆層就會(huì)使阻值改變。潮濕對(duì)于元器件的這些影響進(jìn)而導(dǎo)致設(shè)備的靈敏度降低、頻率漂移、輸出下降，使設(shè)備性能變壞。建議用戶在板級(jí)調(diào)試完成后進(jìn)行預(yù)烘干，并噴涂三防漆。
5.
器件存放我們應(yīng)注意那些問(wèn)題
：
電子元件的存放環(huán)境也是值得重視的問(wèn)題，存放前我們應(yīng)該考慮到對(duì)器件進(jìn)行防潮
.防霉
.防鹽霧處理，領(lǐng)取過(guò)程中應(yīng)注意防靜電的問(wèn)題，可以采取防潮柜，防靜電包裝
.用溫濕度計(jì)對(duì)存放環(huán)境進(jìn)行監(jiān)視和控制等。具體的存放還得視器件的封裝，體積和質(zhì)量等級(jí)等因素決定。
綜上所述，相對(duì)濕度過(guò)高將在測(cè)試中對(duì)器件敏感參數(shù)帶來(lái)致命的影響，那么，企業(yè)應(yīng)該如何來(lái)控制電子產(chǎn)品的存放濕度呢？筆者認(rèn)為，企業(yè)應(yīng)該著重控制好原料倉(cāng)庫(kù)、生產(chǎn)車間、成品倉(cāng)庫(kù)的溫濕度以及測(cè)試間的相對(duì)濕度，希望相對(duì)濕度這個(gè)問(wèn)題和靜電防護(hù)一樣能夠引起制造方和使用方的足夠重視。在環(huán)境濕度問(wèn)題方面，本文只做了一些淺顯的分析，不足之處請(qǐng)各位專家
.
讀者批評(píng)指正，在工作中得到航天
771
所總工及各位高工、其它同事、朋友的指導(dǎo)與幫助，在此深表謝意！
|
