做环境可靠性测试的工厂常问:一批灌封控制模块按 IEC60068-2-2 做 85℃/1000h 干热,出箱后发现壳体与灌封胶之间开胶、边缘翘起,是试验方法选错了,还是胶料本身不行?这个问题没法直接二选一。先给结论:IEC60068-2-2 只规定干热试验怎么做,不给产品合格判据;开胶归因要先把温度、计时起点、装载这三件事核干净,再谈材料。
一批样品的实测记录是这样的:箱内空气温度 85.0℃,设定 1000h,出箱恢复 2h 后目检,6 件里有 4 件沿壳体接缝出现 0.3~1.2mm 的连续开胶,另有 1 件角部起翘。工厂第一反应是换胶,把耐温牌号往上提一档。但同批留样的空白件在室温放满 1000h 没有开胶,说明「时间」本身不是主因,热才是。热的来源却未必只有箱温这一个变量,急着换料容易把方法问题记成材料问题。
一、先划清边界(IEC60068-2-2)
IEC60068-2-2 是环境试验里试验 B 的干热部分,规定散热样品与非散热样品在干热条件下的试验方法、严酷等级(温度与持续时间组合)以及检测顺序,属于方法标准。它不规定粘接强度限值,不判开胶多少毫米算不合格,也不给产品能不能用的结论——判据由产品规范或供需双方约定给出。把「出箱开胶」直接写成「IEC60068-2-2 不合格」,是现场最常见的记录错误。
严酷等级由温度和持续时间组合而成,85℃/1000h 是其中偏长的一档热暴露,考察的是材料在长期干热下性能保持得怎么样,不是短时耐温筛查。这一点直接决定归因方向:1000h 量级出现的界面失效,多与热老化、模量变化、界面应力累积有关,不像瞬时过温烧损那种一次性破坏。
还有一条容易漏掉的边界:干热不含湿度控制。若产品实际用在高温高湿环境,拿 IEC60068-2-2 的干热结果去推断湿热行为,方法本身就选错了,这时候换几轮胶都补不回来。方法对不对路,是第一步要回答的,也是不必拆件就能先判的一条。
二、环境可靠性测试先核温度(IEC60068-2-2)
箱温显示 85℃,不等于样品是 85℃。IEC60068-2-2 对试验箱的要求是工作空间内温度均匀、样品处于自由空气条件,目的是让样品周围的热环境可复现。但带灌封的控制模块热容量大,内部达到热平衡明显滞后于箱内空气;样品若通电工作,自身还发热,表面温度会高出箱温一截。这一截高出多少,取决于功耗、体积和摆放,靠箱温读数看不出来。
计时起点也在这一节。持续时间应从样品达到规定温度、进入稳定状态后算起,不是从箱门关上那一刻算。把升温段计进 1000h,实际保温就短了;反过来,若控温探头离样品远、样品又叠放,局部热点可能长时间超温,等于把严酷等级悄悄抬高。两种偏差都指向方法,与胶料无关,而报告上往往都只写「85℃/1000h」,事后无法分辨。
长时干热试验前,先在样品壳体、灌封胶表面、板面器件附近布热电偶,用一件陪试样品跑一遍温度曲线,确认各点进入 85℃ 稳定段后再开始计时。环境可靠性测试里这一步花的时间,比事后反复争「料错还是方法错」少走很多弯路。陪试曲线的另一层价值是留证:一旦后续出现争议,能证明样品确实经历了规定的条件。
三、装载与恢复也会造出开胶(IEC60068-2-2)
装载容易被当成小事。样品贴箱壁、彼此紧靠、叠放遮挡风道,都会让散热条件偏离自由空气条件。IEC60068-2-2 要求样品之间、样品与箱壁之间留出空间,避免相互热辐射和气流遮挡。灌封件外壳多为金属或深色塑料,靠得太近时互相辐射,朝内的那一面实际温度更高,开胶常常就集中在这一侧。这种「只在一面开胶」的分布,是装载问题的典型指纹,材料缺陷不会挑面。
恢复段同样算在方法里。试验结束后样品要回到标准大气条件再做最终检测,降温速率、是否在箱内缓慢冷却、出箱后有没有立即通电或受力,都会改变界面应力。不少开胶不是保温时裂的,是恢复阶段快速降温时,壳体、胶体、基板热膨胀系数不同、收缩不同步,把界面撕开的。只在出箱后目检,看到的是结果,看不到开裂发生在哪一段。
判断顺序建议固定下来:先核表面温度曲线和计时起点,再看装载间距与朝向,最后查恢复条件。三处都干净,材料侧才轮到上桌。顺序反了,换几轮胶都找不到原点,还会把本来合格的一批料误判成不合格。
四、断口在哪决定料错没错(IEC60068-2-2)
拆开失效件看断口,比换胶有用。开胶发生在胶层内部、断面呈拉丝或絮状,是内聚破坏,指向胶体自身:固化度不够、耐热等级偏低、长期热老化后变脆或变软。开胶发生在胶与壳体的贴合面、界面干净平整,是粘附破坏,指向界面处理:壳体脱模剂残留、油污、底涂漏做、金属面未粗化。两种破坏的整改方向完全不同,混在一起看就只剩「胶不行」三个字。
灌封胶的玻璃化转变温度是这一节最该核的数。若 Tg 落在 85℃ 附近或以下,试验温度下胶已进入高弹态,模量掉一个量级,热膨胀系数同时跳变,界面剪应力成倍上升,1000h 足够把弱界面一点点撕开。这类失效的特征是整批一致、与位置无关。反过来,若只有靠近发热器件的局部开胶,多半是局部温度高于箱温,仍属方法侧。
热膨胀系数失配是另一条线。芯片、基板、灌封胶、金属壳体的膨胀量不同,干热下胶体被约束,长期保温让应力缓慢释放;恢复段快速降温时又叠加一次反向应力。用差示扫描量热或动态力学分析测实际 Tg,再用热机械分析看膨胀曲线,比凭牌号猜快得多。据迈科检测实验室在环境可靠性测试中的观察,标称耐温够、实测 Tg 却贴近试验温度的灌封料并不少见,材料手册上的上限值常是短时指标。
还有一组容易混的机理:干热下挥发物析出、增塑剂迁移、胶体后固化收缩,都会让界面在 1000h 尺度上慢慢退化。这几种肉眼分不开,得靠分段取样——100h、500h、1000h 各留一件,看开胶最早出现在哪一段。100h 就有,多半是界面污染或固化不足;1000h 才出现,更像热老化累积。分段取样还能顺带验证恢复段的影响:把中间件在保温结束当场检测,与恢复后检测结果对比,开裂发生在哪一步就清楚了。
五、判定与记录怎么留(IEC60068-2-2)
IEC60068-2-2 交付的是试验过程与条件记录:温度、持续时间、样品状态(通电或不通电)、散热与非散热的判定、装载方式、中间检测与最终检测结果。合格与否按产品规范另判。所以报告里该写清的是「在 85℃/1000h 干热条件下,样品出现何种可观察变化」,而不是替产品下合格结论。这条边界守住了,后续无论是换胶、改工艺还是调试验条件,责任都分得清。
一份能支撑归因的记录,至少要有这几项:陪试样品的表面温度曲线、计时起点的依据、箱内布点与间距、恢复条件、失效件断口照片与破坏类型、同批空白件对照结果。缺了前两项,「方法错还是料错」基本无解,因为无法证明样品真的经历了规定的严酷等级。其余几项决定能不能把材料侧的假设验证到底。
- 先确认 85℃ 是箱内空气温度还是样品表面温度,陪试件跑一遍温度曲线
- 计时从样品进入稳定温度段算起,别把升温段计进 1000h
- 散热样品通电发热要单独评估,表面温度可能高于箱温
- 核装载间距、朝向与风道遮挡,单侧开胶优先怀疑互相热辐射
- 恢复段降温速率与出箱后操作要记录,开胶可能发生在这一段
- 拆件看破坏类型:内聚破坏查胶料,粘附破坏查界面处理
- 测实测 Tg 与膨胀曲线,别只信材料手册上的耐温上限
- 分段取样 100h/500h/1000h,判断是初期缺陷还是热老化累积
- 报告写过程与现象,合格判据回到产品规范
IEC60068-2-2 是干热方法标准,不给产品合格判据,也不覆盖湿热场景;场景不对路时先换方法,别先换料。
环境可靠性测试里,开胶归因的顺序固定为:温度与计时起点 → 装载与恢复 → 断口与材料数据;跳过前两步直接换胶,多数会反复。
标称耐温不等于实测 Tg 高于试验温度,长时干热前值得先测一次。
这类问题迈科检测常帮客户摸底,欢迎同行讨论。在环境可靠性测试这条线上,迈科检测可按 IEC60068-2-2 承接散热与非散热样品的高温干热试验、温度曲线布点与分段取样验证,出检测报告;方法与料各占多少,把条件记录补齐之后才好下判断。
常见问题


读者评论 0
还没有评论,来说两句吧。