在电子设备的运行环境中，水分含量是一个不可忽视的关键因素，特别是在湿润的气候或热带地区。水分的存在可能对设备造成损害，同时也可能导致维护成本的上升。随着对湿度敏感的电子元件的广泛应用，掌握其可能的故障原因并实施相应的预防措施显得尤为重要。

湿度敏感性评估

湿度敏感性评估是确保电子元件可靠性的关键步骤。湿度可能导致金属腐蚀、材料膨胀、电气性能下降等问题。因此，对于湿度敏感的电子元件，如集成电路（IC）、芯片、电解电容器、贴片式LED等，必须进行严格的湿度敏感等级测试。

评估元件的湿度敏感等级需要考虑多种因素，包括元件的材料、结构、封装技术等。元件可能由多种材料构成，如支架、胶水和芯片等，这些材料的组合会影响其对湿度的敏感性。此外，封装技术也会影响元件的湿度敏感性，因为封装可以提供一定程度的保护，防止湿气侵入。

封装过程中的挑战

在封装过程中，非密封性封装在经历高温回流焊时可能会产生内部蒸汽压力，这可能导致结构性损伤。例如，元件内部可能会爆裂，导致连接点损坏、导线断裂、连接点应力增大、内部结构变形或薄膜材料裂纹。最严重的情况可能导致封装体出现明显的外部裂缝，这种现象被称为“爆米花”效应。

为了避免这种高温下的蒸汽压力问题，封装设计和制造过程中需要采取适当的预防措施，如使用耐高温材料、优化封装结构设计，以及控制制造过程中的温度和压力。此外，还需要对封装后的元件进行严格的测试，以确保其在高温高湿环境下的性能和可靠性。

测试方法

1. 样品采集：

每个测试等级至少需采集22个样品，若测试多个等级，则样品数量按等级数乘以22计算。样品应涵盖至少两个不同生产批次的产品。

2. 测试前数据记录：

对样品进行光电性能测试，包括正向电压、光通量、反向漏电流、色坐标和主波长等，异常数据需重新取样。观察并记录样品外观，异常外观同样需要重新取样。进行声学扫描测试，若发现内部分层，也需重新取样。

3. 环境和热处理：

预热处理：样品需在125至130摄氏度下烘烤至少24小时。

恒温恒湿测试：根据产品等级选择适宜的温湿度条件和持续时间。

回流焊测试：从恒温恒湿箱取出后，应在15分钟至4小时内使用台式回流焊机进行三次回流焊，每次回流焊间隔5至60分钟。

4. 测试后数据记录：

再次测试样品的光电参数，并记录外观和进行声学扫描测试。

5. 不合格判定标准：

若样品在光学显微镜下观察到裂缝或分层，或光电参数变化超出AECQ102、IEC60810或客户指定标准，或声学扫描测试发现分层，则认为样品未通过测试。

6. 测试标准：

AECQ102标准规定了光通量变化不超过20%，色坐标变化不超过0.02，主波长变化不超过2nm，正向电压变化不超过10%。

IEC60810标准则规定光通量变化不超过20%或30%，色坐标变化不超过0.01，正向电压变化不超过10%。

7. 主要测试方法：

IPC/JEDEC J-STD-020D.1标准定义了非密封型固态表面贴装组件的湿度/回流焊敏感性分类。

IPC/JEDEC J-STD-035标准说明了使用声学显微镜对非气密封装电子元件进行检测的方法。

SJ/T 11394-2009标准提供了半导体发光二极管的测试方法。

标准器件

包括但不限于以下类型的器件：LED、激光组件、光电二极管、光电晶体管、发光二极管、光导管、光电池、光电三极管、热敏电阻、温差发电器、温差电致冷器、光敏电阻、红外光源、光电耦合器、发光数字管、使用光电功能的其他组件。

结论

湿度敏感电子元件的挑战在于如何确保其在各种环境条件下的可靠性。通过严格的测试和评估，可以确定元件的湿度敏感等级，并采取相应的设计和制造措施来提高其性能和可靠性。这不仅有助于降低维护成本，还可以提高产品的市场竞争力。随着技术的发展，对湿度敏感元件的测试方法和标准也在不断更新和完善，以满足日益严格的质量要求。