淺議環境濕度對電子元件測試和使用的影響
西安智航微電子有限公司
江湖
摘要
：
本文從環境濕度方面的原因提出了環境濕度對于電子元件的測試和使用方面所造成的影響，通過一些實際的案例來進行解析，并提出了環境濕度過大對于電子元件的危害，最后對電子元件如何存放提出了建設性意見
。
關鍵詞
：
相對濕度
敏感參數
數據
影響
存放
1.
引
言
隨著電子技術的不斷發展，對電子元器件的質量和可靠性提出了更高的要求，環境濕度對元器件測試結果和使用的影響越來越備受關注。提高
室內環境的相對濕度，可以降低
ESD
發生的幾率；然而相對濕度的過大，又會給測試和使用帶來一系列新的問題。比如在元器件的檢測中，由于環境濕度的不同，而會有二種不同的測試結果。這樣就提高了制造廠和使用單位對環境濕度引起電子元件測試結果準確性的關注程度。
2.
相對濕度的基本概念
首先，
為了更好地了解相對濕度極其影響，有必要先明確一些濕度的基本概念。
相對濕度
（
Relative Humidity）： 通常用
RH來表示。
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，沒有蒸發成水蒸氣狀態的的可視水滴不會影響濕度。相對濕度這個名詞是指
“在一定的溫度下，某一體積空氣中的實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
相對濕度過（
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：
物質所具有的一種熱力學性質。定義為該物質的體積、壓力的乘積與內能的總和
焓濕圖（
Psychromeric）
又叫空氣線圖，是一種由熱力學繪制作圖而成。便于有關水蒸氣及溫度變化的各種空調問題以作圖方式簡單的得到解答。
含水量
（
Specific Temperature ）： 又稱比濕度。濕空氣中水蒸氣質量與干空氣質量的比值，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所測的溫度。
濕球溫度
（
Wet bulb Temperature ）： 空氣的濕球（
WB ）溫度為濕球溫度計所測的溫度。濕球溫度計指將一般的溫度計的感溫球用濕紗布包裹的溫度計。
露點（
Dew-poit）：
當溫度降低時，氣體混和物中水蒸氣開始凝結的溫度。
結露：
空氣處于非常潮濕的狀態，即成為相對濕度
100%的飽和空氣，此時只要溫度下降就可看見水滴產生，這種現象稱為結露。
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。每種物質有不同的潛熱焓。
顯熱：
顯代表可感覺，
HVAC的用法是指改變溫度所需的熱量。這種變化可用溫度計測出。
3. RH
對于元器件的測試影響
：
絕大部分電子產品都要求在干燥條件下作業和存放。據統計，全球每年有
1/4
以上的工業制造不良品與潮濕的危害有關。對于電子工業，潮濕的危害已經成為影響產品質量的主要因素之一。下面就來通過一個小實驗解析一下濕度對于元器件測試的影響。（注：測試人員帶防靜電指套和手環）
環境條件：
TA=25
℃
RH=86%
測試器件：取
3只
OP07AZ/883Q
批次
0127 分別標記為
1.2.3號
測試結果：見表
1
表
1 （高溫處理前測試結果）
--------------------------------------------------------------------------------------------
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
30分鐘
測試器件：還是剛才的
1.2.3號器件
測試結果： 見表
2
表
2 （高溫存儲后測試結果）
--------------------------------------------------------------------------------------------
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
由數據我們可以看出高溫處理前測試產品不合格的濕度敏感參數經高溫存儲后變合格了。
另我們對第三方測試三溫合格的器件再來做一下試驗，低溫存儲后對器件進行低溫測試，也會發生類似的現象，如果我們把同樣的器件直接放入低溫箱，不加任何外在保護把器件放入塑料袋中，測試出來會有二種結果，直接裸露于低溫箱里的器件有可能不合格，而外加保護的元件一定合格。
解析原因：
試驗結果證明了相對濕度對于元件的影響，再來一次這樣的試驗，取上兩次試驗過的器件
1
置于測試盒上，用嘴對著器件吹一口氣，我們再來對比以下測試結果。
吹氣前：測試參數見表
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：
請注意隨著時間的推移引起的參數變化，測試間隔為
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
由實驗得出：空氣濕度決定器件的測試結果，在相對濕度較大的情況下（
RH
≥
85%
），容易引起電路管腳間的短路或漏電，從而造成測試數據的不準確。且這種情況在一些
CMOS
器件和高精度運算放大器的測試中也能反映出來，具有一定的共性。
4. RH
對于元器件的使用影響
：
在使用過程中，假如之前有潮氣進入器件內部，因為空氣中含有
CL離子，容易對器件內部產生腐蝕，若時間過長，加電后有可能引起器件損壞，更有甚者造成整機無法正常運做，如果在要求可靠性比較高的系統中，可能會帶來更大的損失。
潮濕還會引起電阻值改變，炭質或薄膜電阻受潮后，其表面的保護層就會變形或脫落。如果潮氣滲過漆層就會使阻值改變。潮濕對于元器件的這些影響進而導致設備的靈敏度降低、頻率漂移、輸出下降，使設備性能變壞。建議用戶在板級調試完成后進行預烘干，并噴涂三防漆。
5.
器件存放我們應注意那些問題
：
電子元件的存放環境也是值得重視的問題，存放前我們應該考慮到對器件進行防潮
.防霉
.防鹽霧處理，領取過程中應注意防靜電的問題，可以采取防潮柜，防靜電包裝
.用溫濕度計對存放環境進行監視和控制等。具體的存放還得視器件的封裝，體積和質量等級等因素決定。
綜上所述，相對濕度過高將在測試中對器件敏感參數帶來致命的影響，那么，企業應該如何來控制電子產品的存放濕度呢？筆者認為，企業應該著重控制好原料倉庫、生產車間、成品倉庫的溫濕度以及測試間的相對濕度，希望相對濕度這個問題和靜電防護一樣能夠引起制造方和使用方的足夠重視。在環境濕度問題方面，本文只做了一些淺顯的分析，不足之處請各位專家
.
讀者批評指正，在工作中得到航天
771
所總工及各位高工、其它同事、朋友的指導與幫助，在此深表謝意！
|
