IEC 60068-2-78:2012 标准解读

一、标准概述

IEC 60068-2-78:2012《环境试验 第2-78部分：试验 试验Cab：湿热、稳态》（也称“恒定湿热试验”或“稳态湿热试验”），是由国际电工委员会（IEC）于2012年10月发布的国际标准，目前处于现行有效状态。该标准建立了测定元器件或设备在高湿度条件下耐受运输、贮存和使用能力的试验方法，旨在研究在规定时间内、无冷凝的恒温高湿度对试样的影响。

该标准适用于各种尺寸的设备和元件，包括散热和非散热样品。中国已等同采用该标准，对应的国家标准为GB/T 2423.3-2016《环境试验 第2部分：试验方法 试验Cab：恒定湿热试验》。

二、测试方法

2.1 测试原理

本试验是一种“稳态”测试，即在整测试过程中，温度和湿度都保持恒定值，用于评估产品在持续高温高湿环境下的耐受能力。

2.2 主要失效模式

该试验旨在暴露产品在湿热环境下的典型失效模式，包括：

• 金属腐蚀：特别是不同金属接触处的电化学腐蚀；

• 材料性能变化：塑料、橡胶等有机材料的老化、膨胀、变形或强度降低；

• 绝缘性能劣化：PCB、电子元器件的绝缘电阻下降，可能导致漏电或短路；

• 涂层起泡/脱落：湿气渗透到涂层下方导致失效；

• 元器件参数漂移：湿气侵入半导体器件内部，导致电气参数发生变化。

2.3 试验设备要求

试验需使用湿热试验箱，其要求如下：

• 必须能保持规定的温度和相对湿度，工作空间内的温湿度均匀度需满足标准要求；

• 试验箱的墙壁和屋顶上不得有冷凝水落在样品上；

• 用于维持箱内湿度的水的电阻率不应低于规定值；

• 试验样品不应暴露于箱内空调设备发出的热量下；

• 需符合IEC 60068-3-6《温度/湿度室性能确认》的要求。

2.4 测试条件（严酷等级）

试验的严酷程度由温度、相对湿度和试验持续时间共同决定。

温度与相对湿度：标准推荐的温湿度组合（表1）如下：

表1 温度和相对湿度

此外，实践中也常用85℃/85% RH的极端条件（即常说的“双85”测试），用于加速评估产品在极端湿热环境下的长期可靠性。

试验持续时间：标准推荐的持续时间包括：12h、16h、24h、2d、4d、10d、21d或56d。实践中常见的时长还有：168h（7天）、504h（21天）、1000h（42天）等。

三、测试步骤

3.1 完整试验流程

典型的恒定湿热试验流程包括以下几个阶段：

步骤1：初始检测

在试验前，对试样进行外观检查和电气/机械性能测试，记录基线数据。

步骤2：安装试样

将试样放入试验箱，确保不遮挡气流，并且试样之间、试样与箱壁之间有足够空间。

步骤3：条件调节

在2小时之内，通过调整箱内的湿度达到规定的试验严酷等级。为了避免试验样品产生凝露，应控制试验样品的温度或使试验样品先达到试验温度再调整试验箱的相对湿度达到规定值。

步骤4：条件试验

维持规定的温湿度条件，直至试验持续时间结束。试验持续时间应从试验条件达到规定值时开始计算。

步骤5：恢复

试验结束后，在标准大气条件下恢复1至2小时，或按相关规范规定的时间进行恢复，使样品达到稳定。

步骤6：最后检测

对样品进行外观检查和性能测试，并与初始检测结果进行比较。

3.2 试验过程的关键要点

1. 避免冷凝：标准特别强调，在调节试验条件及整个试验过程中，试样表面不应出现凝露。温度和湿度的上升过程需要平稳控制，避免试样表面温度低于箱内空气的露点温度。

2. 温湿度精度要求：总的温度容差为±2K。为维持试验箱内的相对湿度在规定容差范围内，必须保持试验箱内任意两点在任何时间内的温度差异尽可能小。若温差超过1K，则不能达到所需的湿度条件。短期的温度波动也必须保持在±0.5K范围内。

3. 试样状态：除非有特殊规定，应将无包装、不通电、处于“准备使用”状态的试验样品置于试验箱内。

四、测试项目

4.1 初始检测项目

• 外观检查（记录初始状态）；

• 电气性能测试（如绝缘电阻、介电强度等）；

• 机械性能测试（视具体产品而定）。

4.2 中间检测

试验过程中如需进行中间检测，试样不应拿出试验箱，样件的线缆可通过试验箱的出线口引出，连接辅助设备进行性能检测。

4.3 最后检测项目

试验结束后需进行以下检测，并与初始检测结果对比：

• 外观检查（检查是否出现腐蚀、起泡、变形等）；

• 电气性能测试（评估绝缘电阻下降、参数漂移等）；

• 机械性能测试（评估功能完整性）。

4.4 典型应用产品检测

该标准广泛适用于以下行业的产品检测：

• 汽车电子：发动机舱内或潮湿地区使用的电子控制单元（ECU）；

• 消费电子：手机、平板电脑等在炎热潮湿气候下的长期可靠性；

• 光伏产业：太阳能逆变器、电池板接线盒的长期耐候性；

• 工业控制：变频器、PLC等在恶劣工业环境下的稳定性；

• 元器件：电容、电感、连接器等的基础可靠性验证。

五、与其他标准的关系

试验Cab（稳态湿热）的条件是恒定不变的，主要用于评估材料的吸湿、老化、性能退化等效应；而试验Db（交变湿热）的条件在高低温之间循环变化，通常伴随冷凝现象，主要用于评估热应力和呼吸效应导致的疲劳、开裂、密封失效等。