环境应力筛选中凝露现象的产生

在武器装备、军民产品、元器件、板级与单元级模块的环境应力筛选中，温度快速上升时很容易导致产品上出现凝露等物理现象，并因此产生：吸附现象、吸收现象、扩散现象、呼吸现象。凝露现象的产生与产品所用材料、腔体大小、升降温速率、相对湿度、箱内气压和空气流速等因素都有关系。当试验箱中环境温度升高时，由于热惯性，产品表面的温度低于环境温度，当湿热的环境空气遇到低于露点的产品表面时，空气中的水汽就会凝结在表面形成露滴。如果产品密封，当试验箱中环境温度降低时，产品外壳内壁温度比腔体内空气温度降温快，腔体内湿热空气也会在产品外壳内壁凝结成露滴。由于大多产品不是完全密封的，凝露现象一般出现在升温阶段。

环境应力筛选中凝露现象的危害

通常情况下，单纯的凝露水不足以导致产品故障，但在环境应力筛选试验箱中，凝露水会与其他因素融合产生物理/化学作用，从而影响产品的安全质量，如金属氧化/电化学腐蚀、有机和无机表面覆盖层的化学或电化学破坏、摩擦系数的改变导致粘结或粘附、因吸收效应导致的材料膨胀、物理强度降低、电气短路等，引起的典型失效故障如表1。

表1 湿度环境对产品的典型影响

下图为应力筛选时产生失效的示例：

(a)焊点生锈

(b)芯片颜色变化

(c)器件上有锈蚀斑点

(d)网口器件锈蚀

图1 应力筛选时产生失效的示例

在环境应力筛选中，控制凝露现象的发生是避免因非被试品因素产生凝露而造成故障的基本要求。

温度箱内防凝露的方法分析

在环境应力筛选中，导致被试品表面出现凝露的根本原因是被试品表面的温度低于温度箱内空气的露点。那么，要防止被试品表面出现凝露现象，有以下几种可能的途径：

（1）改善箱内气体的循环，使被试品在温度箱中的温度始终与箱内气体的温度变化同步，且被试品的温度与箱内气体的温度之差很小，不足以让被试品表面出现凝露现象。

（2）采取合适的措施，使箱内气体的露点上升速率滞后于被试品表面的温度上升速率，使箱内气体的露点始终低于被试品表面的温度，防止被试品表面出现凝露现象。

（3）控制箱内气体的绝对湿度，使箱内气体的露点始终低于箱内气体的下限温度，从而避免被试品表面出现凝露现象。

在以上的控制途径中，途径（1）的困难很大，因为被试品的材料、体积、质量、结构都千差万别，不同被试品的热惯性差别很大，在箱内气体温变速率确定的条件下，要保证所有被试品的温变速率与箱内气体的温变速率相同，且被试品与箱内气体的温度差很小，这在工程上很难实现。而采取途径（2）和途径（3）具有一定的可行性，当我们设法降低箱内气体的绝对湿度时，可以有效地降低箱内气体的露点，以保证被试品的温度高于箱内气体的露点，防止被试品表面出现凝露现象。

经过对环境应力筛选实验的长期观察，我们发现影响温度箱内气体露点变化的因素主要有以下两点：

（1）环境湿度：当环境湿度较大时，箱内容易出现凝露现象。

（2）箱体的密封性：箱体的密封性越好，环境湿度对箱内气体的影响越小。

环境湿度是不可控因素，由于工作的需要或工程的原因，箱体很难做到绝对的密封。一般的温度箱内外不可避免有气体交换，这是一般的温度箱防凝露的困难所在。为了克服环境湿度通过箱体缝隙对箱内气体露点的影响，本文认为，以一定的流量向箱体内补充干燥空气，使箱内气压大于箱外大气压，阻止箱外水蒸气进入箱内，控制箱内湿度，从而保证箱内气体的露点低于被试品表面温度。