CN108152703A - 一种评价电路板环境耐久性的测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种评价电路板环境耐久性的测试方法，包括根据所需评价的电器设备实际使用电路板选材，观察并记录样品外观，测试样品的绝缘电阻，检测试验样品功能是否正常，然后将样品分组，在模拟不同真实工作状况的环境下进行盐雾交变循环试验，试验完成后，再次记录样品的外观，测量样品的绝缘电阻，检测样品功能是否正常，根据交变盐雾循环试验前后，样品的外观变化，绝缘电阻变化，功能是否正常来评价电路板环境耐久性。该方法属于模拟无损伤检测，操作简单，环境模拟相关性高，能够客观对线路板性能进行评价，以便采取适当的防护措施，有利于电路板新产品的开发和设计、维护和更换。

Description

一种评价电路板环境耐久性的测试方法

技术领域

本发明属于电气设备相关技术领域，尤其涉及一种评价电路板环境耐久性的测试方法。

背景技术

电路板是电气设备重要部件，相当于人体的核心大脑，担负着控制系统的重要作用，电路板主要由焊盘、过孔、安装孔、导线、元器件、接插件、填充、电气边界等组成，电路板的各个部分担负着不同的作用，例如接插件担负着电能传输、信号控制与传递的任务，任何一个部件故障都将导致整个电路或某一控制设备无法正常工作或停运。在湿热海洋大气环境中，电路板将受到高温、高湿、盐雾的威胁，当盐雾沉积到电路板表面时，电路板的相关元器件快速污染、腐蚀，进而使这些元器件的品质快速下降，大大缩短其使用寿命，严重威胁到电气设施的安全运行。在电路板元器件受到污染及腐蚀的同时，也往往意味着电器绝缘性能的严重下降，进而严重威胁到人身与设施的安全。

针对上述情况，如何快速有效地对电路板性能进行评价，并引导开展针对性的预防或控制措施，显得尤为重要。目前，对电路板进行的性能评价试验中，如果将电气设备电路板单独直接开展环境试验，电路板就会很快的发生腐蚀失效，如果说将电气设备整体开展环境试验，由于环境试验往往具有破坏性，环境试验成本将非常高，并且由于电气设备外壳对电路板的防护作用，短期内，电路板一般很难出现问题。因此，十分有必要开发一种环境模拟相关性高的电路板环境耐久性测试方法，进而相对客观对电路板性能进行评价，以便采取适当的防护措施。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种评价电路板环境耐久性的测试方法，用于解决现有技术评价电路板环境耐久性时，没有考虑到电路板实际应用过程中，带外壳防护以及检修维护过程电路板直接暴露于严酷的海洋环境中对评价准确性的影响。

本发明的具体技术方案如下：

一种评价电路板环境耐久性的测试方法，包括：

步骤S1、准备符合试验要求的电路板样品，对样品进行预处理后，观察并记录试验样品的外观，作为初始外观状态；

步骤S2、测量试验样品初始绝缘电阻；

步骤S3、根据电路板功能特征，选择适当的测试方法，检测试验样品功能是否正常，并记录测试结果；

步骤S4、将试验样品分组，分别放置在模拟不同真实工作状况的环境，将置于模拟不同真实工作状况的试验样品置于盐雾箱中，进行交变盐雾循环试验；

步骤S5、交变盐雾循环试验后，将样品取出，观察并记录样品试验后的外观，然后用冷风吹干样品表面，再对样品进行干燥处理；

步骤S6、测量样品试验后的绝缘电阻；

步骤S7、检测样品试验后的功能是否正常，并记录测试结果；

步骤S8、根据样品试验前后的外观变化、绝缘电阻变化和功能变化情况，评价电路板在不同真实工作状况下的性能。

进一步地，所述步骤S1中符合试验要求的电路板样品为所需评价的电气设备实际使用的电路板或者与实际使用电路板选材设计完全相同的模拟件电路板。

所述步骤S1中对样品进行的预处理是将所有试验样品放在温度为35±5℃的空气循环烘箱中进行烘干处理2h以上。

进一步地，所述步骤S2中测量绝缘电阻，具体步骤包括：

(1)将试验样品在同等条件下进行冷却；

(2)对样品进行绝缘电阻测试，连接试验电压500V±10V，施加试验电压1min后立即测量绝缘电阻，测试过程中根据电路板特征选择测量位置，对所有电路板进行测量时，电位极性均保持一致。

进一步地，所述步骤S4中模拟不同真实工作状态的环境包括三种，第一种试验样品不带任何防护措施，第二种试验样品放置于IP防护箱内，试验过程中IP防护箱一直处于关闭状态，第三种试验样品放置于IP防护箱内，试验过程中IP防护箱，箱门定期处于开启状态。

作为优选，所述箱门每7天开启一次，每次开启5min，开启时间段选择在交变盐雾喷雾阶段。

作为优选，所述IP防护箱的等级根据电气设备外壳的防护等级来定；

进一步地，所述步骤S4中交变盐雾循环试验进行1-6个周期，根据具体的试验条件来确定试验周期数，优选为4个周期。

进一步地，所述步骤S5中干燥处理是将所有试验样品放在温度为35±5℃空气循环烘箱中进行烘干处理2h以上。

进一步地，所述步骤S6中测量绝缘电阻，具体步骤包括：

(1)将试验样品在同等条件下进行冷却；

(2)对样品进行绝缘电阻测试，连接试验电压500V±10V，施加试验电压1min后立即测量绝缘电阻，绝缘电阻的测量位置以及电位极性应与测量初始值时保持一致。

电气设备电路板环境耐久性评价如表1所示

表1电路板性能评价

其中，r_限为电路板标定的绝缘电阻下限，通常为10⁸Ω。三组试验样品在三种工作状况下试验后，当该组所有样品的绝缘电阻、外观、功能均合格时，则电路板在该工作状况下合格；否则，电路板在该工作状况下不合格。

如果电路板在三种工作状况下均合格，则说明电路板具有非常好的耐蚀性能，能较好的适应湿热海洋大气环境；如果电路板在第一种工作状况下出现腐蚀失效、绝缘电阻下降、功能不能正常运转等缺陷，即样品不合格，则说明该类电路板不适合长期暴露于严酷的湿热海洋大气环境，如果一定要将其应用在湿热海洋大气环境，则需要根据该电路板出问题的地方，对生产厂家改进电路板提供指导；如果同种电路板在第一种工作状况下不合格，在第二种工作状况下出现腐蚀缺陷，即样品不合格，则说明第二种工作状况下所用IP等级防护箱对电路板保护作用较弱，可考虑选用防护等级高的IP防护箱对其进行防护；如果同种电路板在第一种工作状况下不合格，在第二种工况下合格，则说明第二种工况下所用IP防护箱对电路板具有较好的保护作用；如果同种电路板在第一种工况下不合格，在第二种工况下合格，在第三种工况下出现轻微腐蚀失效，即样品不合格，则说明IP防护箱对电路板具有一定的保护作用，电气设备实际运行过程中开关门会对其内部的电路板造成一定影响，实际使用过程中应尽可能的避免减少开关门时间，或者采取一些有效的防护措施，尽可能避免减少开关门对电气设备内部电路板的影响。

本发明具有以下有益效果：

(1)本发明测试方法属于模拟无损伤检测，采用的IP防护箱的等级是根据电气设备外壳的防护等级来确定的，因而能更准确的模拟现实中电气设备外壳对电路板的防护，且不直接对电气设备进行检测，不会破坏电气设备，操作简单快捷，环境试验成本低。

(2)本发明电路板环境耐久性的评价方法，能够完全模拟电路板在各种工作状况下的环境，包括不带外壳防护、带外壳防护(电气设备一直处于关闭状态)以及实际运行过程中，电气设备外壳检修时开启三种工作状况下电路板的状态，能反映出盐雾环境对电路板外观、功能等性能的影响以及电气设备外壳对电气设备内部电路板的保护作用。同时考虑了湿热海洋大气环境的干湿交替特征，采用交变盐雾循环试验，能更好地评价电路板在不同工作状况下的性能。

(3)本发明电路板环境耐久性的评价方法，模拟电气设备实际工作状况下最极限的工作环境，进而更加快速有效的评价电路板的环境耐久性，从而更好地对电路板进行筛选和评价，为防护措施的选择提供科学评判方法，有利于电气行业电路板新产品的开发，能够有效指导电路板的设计、维护和更换。

附图说明

图1为实施例中电路板环境试验前的外观形貌；

图2为实施例中电路板按照第一种工作状况开展环境试验后的外观形貌；

图3为实施例中电路板按照第二种工作状况开展环境试验后的外观形貌；

图4为实施例中电路板按照第三种工作状况开展环境试验后的外观形貌。

具体实施方式

下面结合具体的实施例来详细讲解本发明一种评价电路板环境耐久性的测试方法。

一种评价电灯适配器电路板环境耐久性的测试方法，其包括：

步骤S1、准备电路板试验样品，对电灯适配器电路板进行预处理，观察记录试验样品的外观，作为初始外观状态，具体步骤包括：

(1)本项目选择电灯适配器电路板作为评价对象，由于材料成本可以接受，直接选择电灯适配器电路板作为试验样品，样品数量为9块；

(2)将所有试验样品放在温度为35±5℃的空气循环烘箱中进行烘干处理2h以上，从而确保所有试验样品温度、湿度等状态保持一致；

(3)对样品进行拍照，进而记录样品的初始状态。如图1所示，为电路板环境试验前的外观形貌，

步骤S2、测量试验样品初始绝缘电阻；具体步骤包括：

(1)将步骤S1的试验样品在同等室温条件下进行冷却0.5h后；

(2)对电灯适配器电路板进行绝缘电阻测试，在电路板的正负极引线端连接试验电压500V±10V，施加试验电压1min后立即测量绝缘电阻，测量时电位极性在所有试验样品上应保持一致，即统一电源正极或负极。测得样品S1、S2、S3、S4、S5、S6、S7、S8、S9的初始绝缘电阻分别为3.05×10¹⁰Ω、4.05×10¹⁰Ω、3.73×10¹⁰Ω、5.60×10¹⁰Ω、6.27×10¹⁰Ω、3.21×10¹⁰Ω、3.14×10¹⁰Ω、3.49×10¹⁰Ω、3.12×10¹⁰Ω。

步骤S3、将电灯适配器电路板与电灯正常连接，检查电路板是否可以正常控制电灯的开启，结果样品S1、S2、S3、S4、S5、S6、S7、S8、S9均能正常使用。

步骤S4、将试验样品分为三组，其中样品S1、S2、S3为第一组，该组样品不做任何处理；样品S4、S5、S6为第二组，该组样品放置于IP44防护箱内，其中IP防护箱的等级是根据电灯适配器外壳的防护等级来定，环境试验过程中IP防护箱一直处于关闭状态；样品S7、S8、S9为第三组，该组样品放置于IP44防护箱内，其中IP防护箱的等级是根据电灯适配器外壳的防护等级来定，环境试验过程中，IP防护箱箱门每7d开启一次，每次开启5min，开启时间段选择在交变盐雾喷雾阶段，使得电路板直接暴露于严酷环境中，进而真实的模拟电路板在电气设备内部实际使用过程中的工作状态。将三组试验样品置于盐雾箱中，进行交变盐雾循环试验。在15℃～35℃温度条件下连续喷雾2h，其中盐溶液采用5％的NaCl溶液，盐雾沉降量为1.0-2.0ml/80cm2*h；喷雾过程结束时，将受试样品放入温度为(40±2)℃,相对湿度为(93±3)％的湿热箱内，历时7d。对上述试验进行循环4周期，共28d；

步骤S5、交变盐雾循环试验后，将三组样品取出，观察并记录样品试验后的外观，然后用冷风吹干样品表面后，并将其放在温度为35±5℃的空气循环烘箱中进行干燥处理2h以上。对试验后的样品进行拍照，如图2-图4所示，为电路板在三种工作状况下环境试验后的外观形貌；

步骤S6、测量样品试验后的绝缘电阻；具体包括：

将样品从烘箱内取出，在同等室温条件下进行冷却0.5h后，连接试验电压500V±10V，施加试验电压1min后，立即测量绝缘电阻，绝缘电阻的测量位置以及电位极性与测量初始值时保持一致。测得样品S1、S2、S3、S4、S5、S6、S7、S8、S9试验后的绝缘电阻分别为4.09×10⁶Ω、2.82×10⁷Ω、2.06×10⁶Ω、1.61×10⁹Ω、1.26×10⁹Ω、3.60×10⁹Ω、3.12×10⁸Ω、2.35×10⁸Ω、2.35×10⁸Ω。

步骤S7、检测电灯适配器电路板样品试验后的功能；

采用步骤S3同样的方式对试验后样品的功能进行检查，将电灯适配器电路板与电灯正常连接，检查电路板是否可以正常控制电灯的开启，发现样品S1、S2、S3不能正常使用，样品S4、S5、S6、S7、S8、S9仍能正常使用，记录测试结果。

步骤S8、根据样品试验前后的外观变化、绝缘电阻变化和功能变化情况，评价电灯适配器电路板在不同真实工作状况下的性能。

第一组样品S1、S2、S3经过环境试验后外观出现明显的腐蚀生锈，绝缘电阻<r限，其功能运行也不正常，即样品不合格；第二组样品S4、S5、S6经过环境试验后外观未出现明显的腐蚀生锈，绝缘电阻>r限，其功能运行也都正常，即样品合格；第三组样品S7、S8、S9经过环境试验后电路板背面焊点出现轻微的腐蚀生锈，部分绿漆出现鼓泡或老化变色，绝缘电阻>r_限，其功能运行正常，即样品不合格，说明IP防护箱对电路板具有一定的保护作用，电气设备实际运行过程中开关门会对其内部的电路板造成一定影响，实际使用过程中应尽可能的避免减少开关门时间，或者采取一些有效的防护措施，尽可能避免减少开关门对电气设备内部电路板的影响。

本发明实施例中评价电灯适配器电路板环境耐久性的测试方法模拟了电路板在电气设备内部实际使用过程中的真实状态，即电气设备正常运行时，电气设备外壳箱门处于关闭状态，电路板置于电气设备内部受到电气设备外壳的保护，当对电气设备进行检修维护时，电气设备外壳箱门处于开启状态，电路板将直接暴露于严酷的湿热海洋环境下，此时电路板较容易发生腐蚀失效。具体通过将电路板置于IP防护箱内部来模拟电气设备外壳对电路板的保护，通过定期开启IP防护箱箱门，使得电路板直接暴露于严酷环境下，模拟电气设备在检修维护过程中，电气设备外壳开启，电路板直接暴露于严酷的湿热海洋环境。

通过本发明评价电路板环境耐久性的测试方法，可以尽可能真实的模拟电路板实际运行中的工作状况，进而真实反映出湿热海洋环境下电路板的腐蚀特征及失效机制，正确评估电路板的耐腐蚀性，对电路板环境耐久性进行较好的评价，同时进行交变盐雾循环试验，模拟电气设备实际工作状况下最极限的工作环境，进而更加快速有效的评价电路板的环境耐久性，从而更好地对电路板进行筛选和评价，有利于电气行业电路板新产品的开发，能够有效指导电路板的设计、维护和更换。

以上所述实施例仅是本发明的优选实施方式，但并不能作为对本发明的限制，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为落入本发明的保护范围，具体保护范围以权利要求书记载的为准。

Claims (10)

1.一种评价电路板环境耐久性的测试方法，其特征在于，包括：

步骤S1、准备符合试验要求的电路板样品，对样品进行预处理后，观察并记录试验样品的外观，作为初始外观状态；

步骤S2、测量试验样品初始绝缘电阻；

步骤S3、根据电路板功能特征，检测试验样品功能是否正常，并记录测试结果；

步骤S4、将试验样品分组，分别放置在模拟不同真实工作状况的环境，将置于模拟不同真实工作状况的试验样品置于盐雾箱中，进行交变盐雾循环试验；

步骤S5、交变盐雾循环试验后，将样品取出，观察并记录样品试验后的外观，然后用冷风吹干样品表面，再对样品进行干燥处理；

步骤S6、测量样品试验后的绝缘电阻；

步骤S7、检测样品试验后的功能是否正常，并记录测试结果；

步骤S8、根据样品试验前后的外观变化、绝缘电阻变化和功能变化情况，评价电路板在不同真实工作状况下的性能。

2.如权利要求1所述的评价电路板环境耐久性的测试方法，其特征在于，所述步骤S1中符合试验要求的电路板样品为所需评价的电气设备实际使用的电路板或者与实际使用电路板选材设计完全相同的模拟件电路板。

3.如权利要求1或2所述的评价电路板环境耐久性的测试方法，其特征在于，所述步骤S1中对样品进行的预处理是将所有试验样品放在温度为35±5℃的空气循环烘箱中进行烘干处理2h以上。

4.如权利要求3所述的评价电路板环境耐久性的测试方法，其特征在于，所述步骤S2中测量绝缘电阻，具体步骤包括：

(1)将试验样品在同等条件下进行冷却；

(2)对样品进行绝缘电阻测试，连接试验电压500V±10V，施加试验电压1min后立即测量绝缘电阻，测试过程中根据电路板特征选择测量位置，对所有电路板进行测量时，电位极性均保持一致。

5.如权利要求1、2、4任一项所述的评价电路板环境耐久性的测试方法，其特征在于，所述步骤S4中模拟不同真实工作状态的环境包括三种，第一种试验样品不带任何防护措施，第二种试验样品放置于IP防护箱内，试验过程中IP防护箱一直处于关闭状态，第三种试验样品放置于IP防护箱内，试验过程中IP防护箱，箱门定期处于开启状态。

6.如权利要求5所述的评价电路板环境耐久性的测试方法，其特征在于，所述箱门每7天开启一次，每次开启5min，开启时间段选择在交变盐雾喷雾阶段。

7.如权利要求5所述的评价电路板环境耐久性的测试方法，其特征在于，所述IP防护箱的等级根据电气设备外壳的防护等级来定。

8.如权利要求1、2、4、6、7任一项所述的评价电路板环境耐久性的测试方法，其特征在于，所述步骤S4中交变盐雾循环试验进行1‐6个周期，根据具体的试验条件来确定试验周期数。

9.如权利要求8所述的评价电路板环境耐久性的测试方法，其特征在于，所述步骤S5中干燥处理是将所有试验样品放在温度为35±5℃的空气循环烘箱中进行烘干处理2h以上。

10.如权利要求8所述的评价电路板环境耐久性的测试方法，其特征在于，所述步骤S6中测量绝缘电阻，具体步骤包括：

(1)将试验样品在同等条件下进行冷却；

(2)对样品进行绝缘电阻测试，连接试验电压500V±10V，施加试验电压1min后立即测量绝缘电阻，绝缘电阻的测量位置以及电位极性应与测量初始值时保持一致。