摘要：概念：双85测试，又名高温高湿测试，是指在特定的测试箱内，将温度和湿度分别设置在+85°C和85% Relative Humidity (RH)的条件下，对测试样品进行持续一定时间的测试。它是一种加速老化测试，用于评估产品在高温、高湿环境下的耐受能力和可靠性
一、 概念与原理
1. 概念：
双85测试，又名高温高湿测试，是指在特定的测试箱内，将温度和湿度分别设置在 +85°C 和 85% Relative Humidity (RH) 的条件下，对测试样品进行持续一定时间的测试。它是一种加速老化测试，用于评估产品在高温、高湿环境下的耐受能力和可靠性。
2. 原理：
其核心原理是通过创造极端温湿条件，加速可能发生在产品生命周期内的失效机制。这些失效机制主要包括：
通过在短时间内模拟长时间的使用应力，双85测试可以在实验室里快速暴露产品的潜在缺陷。
二、 测试目的
双85测试的主要目的不是验证产品在正常条件下的功能，而是评估其极限可靠性和潜在缺陷，具体包括：
评估耐湿热性能： 检验产品能否在高温高湿环境中存储和正常工作。加速材料老化： 评估非金属材料（塑料、涂层、粘合剂、灌封胶）在恶劣条件下的稳定性。评估抗腐蚀能力： 检测PCB、焊点、金属接插件等是否容易发生电化学腐蚀。验证封装质量： 对于有密封要求的元器件（如半导体芯片、MEMS传感器、光学器件），测试其封装能否有效阻挡水汽侵入。发现早期缺陷： 暴露生产工艺中的薄弱环节，如清洗不净导致的离子污染、焊接不良、封装缺陷等。三、 测试方法
测试设备： 专用的大型恒温恒湿试验箱，能够精确控制温度和湿度，并具有良好的均匀性和稳定性。样品准备：测试样品应为成品或关键子系统。样品数量需有统计意义，通常不少于3个。测试前需对样品进行初始检验和功能测试，记录数据。测试流程：预处理（可选）： 根据标准，可能需要对样品进行清洗、烘烤等预处理。初始检测： 记录样品的外观、尺寸和电气性能。放置样品： 将样品放入试验箱，样品之间应留有足够空间，确保空气流通，避免“阴影效应”。运行测试：设置试验箱参数：温度 = +85°C，湿度 = 85% RH。启动测试，并开始计时。测试时间根据产品规范和标准而定，常见的有 96小时、240小时、500小时、1000小时 等。在测试过程中，样品可能处于以下状态：不通电状态（存储测试）： 模拟运输或存储环境。通电工作状态（运行测试）： 模拟工作环境，更严酷，因为元器件自身发热会形成内部温升和温度梯度。周期性通断电： 模拟实际使用情况，更能诱发“呼吸效应”。中间检测（可选）： 对于长周期测试，可在不中断测试的条件下，通过引线对样品的某些参数进行监测。恢复： 测试结束后，将样品在标准大气条件下（如25°C， 50%RH）放置一段时间（通常1-2小时），使其稳定。最终检测： 对样品进行全面的外观检查、功能测试和性能参数测量，并与初始数据对比。四、 测试标准
双85测试并非一个单一的标准，而是被众多国际和行业标准所引用。常见的标准包括：
JESD22-A101: 《稳态温度湿度偏压寿命测试》 - 半导体行业广泛使用。JEDEC JESD22-A110: 《高加速温湿度应力测试（HAST）》 - 比双85更严酷，使用更高的温度和湿度（如110°C/85%RH）。IEC 60068-2-66: 《环境测试 第2-66部分：测试方法-测试Cx：稳态湿热（不饱和加压蒸汽）》 - 基础环境测试标准。IEC 60068-2-78: 《环境测试 第2-78部分：测试方法-测试Cab：稳态湿热》 - 另一个基础标准。AEC-Q100: 汽车电子委员会针对集成电路的应力测试认证标准，其中就包含了严格的温湿度可靠性测试。GB/T 2423.3: 中国国家标准的《电工电子产品环境试验 第2部分：试验方法 试验Cab：恒定湿热试验》。注意： 具体采用哪个标准、测试时长以及样品状态（是否加电），需要根据产品的具体规格和应用领域来确定。
五、 接受标准
接受标准（合格判据）由产品规范定义，通常包括：
外观： 无显著锈蚀、裂纹、起泡、变形、涂层剥落等现象。机械性能： 结构完好，无松动，机械功能正常。电气性能：功能正常，能按预定方式启动和运行。关键电气参数（如绝缘电阻、漏电流、工作电流、信号完整性）在允许的公差范围内。无短路、开路等致命失效。性能指标： 产品的最终输出性能（如光学器件的亮度、传感器的精度）符合要求。任何一项不符合接受标准，即可判定该样品测试失败。
六、 注意事项
设备校准： 试验箱的温湿度传感器必须定期校准，确保测试条件的准确性。样品摆放： 避免样品堆积，确保温湿度均匀地施加到每个样品上。凝露控制： 在升温阶段，如果升温速率过快，可能导致样品表面凝露，这有时并非测试本意。需要根据标准控制升温速率或采取其他措施。测试中断： 应尽量避免非计划的中断。如果中断发生，需根据标准规定进行处理。安全防护： 测试后取出的样品可能非常烫，且内部可能有凝露，操作时需注意安全，待其充分冷却和干燥后再进行详细检查。数据记录： 详细记录测试全过程的条件、时间和任何异常现象，这对于后续的失效分析至关重要。七、 适用应用领域
双85测试广泛应用于对可靠性要求极高的行业和产品：
汽车电子： 发动机控制单元(ECU)、传感器、车灯(LED)、电池管理系统(BMS)等，特别是应用于高温高湿的发动机舱内的部件。消费电子： 智能手机、平板电脑、无人机、户外音响等，测试其耐候性，尤其是在热带、亚热带地区使用的可靠性。光伏产业： 太阳能光伏组件和逆变器，因为它们需要长期暴露在户外恶劣环境中。LED照明： LED芯片、驱动电源和灯具，测试其光衰、色漂移和封装可靠性。半导体与元器件： IC芯片、分立器件、无源元件等，是AEC-Q100等认证的必测项目。工业与电力电子： 通信设备、服务器、变频器、电网控制设备等。航空航天与国防： 机载电子设备、导航系统等。八、 双85测试时间与寿命的关系
核心原理：加速因子
双85测试是一种加速应力测试。其背后的逻辑是，通过施加远超正常使用条件的应力（高温、高湿），来加快产品内部的物理化学反应速率（如腐蚀、材料老化、离子迁移等），从而在短时间内模拟出长期使用后的效果。
这种加速的倍率被称为 加速因子。
加速因子 = 产品在实际使用环境下的寿命 / 在测试环境下的寿命
AF > 1，且越大，说明测试加速效果越明显。
如何估算对应关系？—— 加速模型为了估算AF，工程师们使用经过验证的物理化学模型，最常用的是 阿伦尼乌斯模型 和 派克模型。
1. 阿伦尼乌斯模型 - 针对温度
该模型描述了化学反应速率如何随温度升高而呈指数增长。
公式： AF_temperature = exp[ (Ea / k) * (1/T_use - 1/T_test) ]
其中：
Ea 是 活化能，是关键参数，单位是eV。它代表了引发某种失效机制所需的能量。不同的失效模式（如腐蚀、介电层击穿）有不同的Ea值。通常，电子行业经验值在0.3 eV到1.2 eV之间，0.7 eV或0.8 eV 是一个常用值。
k 是玻尔兹曼常数 (8.617 × 10⁻⁵ eV/K)。
T_use 是产品实际使用时的绝对温度（开尔文，K）。
T_test 是测试时的绝对温度（开尔文，K）。对于双85测试，T_test = 85 + 273 = 358 K。
2. 霍尔berg-Peck 或 派克模型 - 针对湿度
该模型描述了湿度对失效速率的影响。
公式： AF_humidity = (RH_test / RH_use)^n
其中：
RH_test 是测试湿度，这里是85% RH。
RH_use 是产品实际使用环境的平均湿度。
n 是湿度加速指数，通常在2.5到3之间。n=3 是一个常用值。
3. 综合加速因子
由于双85测试同时施加了高温和高湿应力，总加速因子是两者的乘积：
AF_total = AF_temperature * AF_humidity
让我们做一个典型的、基于常见经验的估算：
假设条件：
测试条件： 85°C / 85% RH， 测试时间 500小时。使用环境： 温和气候，平均温度 25°C， 平均相对湿度 60% RH。模型参数： 活化能 Ea = 0.8 eV， 湿度指数 n = 3。温度加速因子 AF_t:结论：
在这个假设下，在双85测试中测试500小时，大约相当于在25°C/60%RH的实际环境下运行 500小时 × 290 = 145,000小时，即约16.5年。
这个16.5年只是一个理论估算值，绝不能直接理解为“产品保证能用16.5年”。其局限性在于：
活化能的不确定性： 不同的产品、不同的材料、不同的失效模式，其活化能Ea值都不同。如果实际产品的Ea是0.7eV，那么AF_total会降至约120，对应年限约为6.8年。如果Ea是0.9eV，AF_total会高达约580，对应年限约33年。Ea的微小变化会导致估算结果巨大差异。环境条件的简化： 实际使用环境是动态的，有昼夜、季节变化，而不是恒定的25°C/60%RH。汽车电子可能经历-40°C到105°C的变化，并伴有振动。失效机制的一致性： 加速测试激发的失效机制必须与实际使用中发生的失效机制相同，否则测试无效。例如，测试中因凝露导致的短路，在实际温和使用中可能永远不会发生。未考虑的其他应力： 实际使用中还有电压、电流、机械振动、温度循环、粉尘等应力，这些都会影响寿命，而双85测试并未包含所有这些。“通过”测试的含义： “通过”双85测试通常意味着在测试后产品功能和参数仍在规格书范围内。它更多地是一种资格认证，表明产品具有抵抗相当于X年使用寿命的湿热应力的潜力，而不是一个精确的寿命预测。总结来说，双85测试是一种高效、严酷的可靠性筛选和验证工具。它通过模拟极端湿热环境，在短时间内暴露产品在材料、工艺和设计上的薄弱点，是提升产品质量、确保其长期稳定运行不可或缺的关键环节，双85测试时间与产品寿命的对应关系，是一个基于物理加速模型的、带有大量假设的估算，而非精确换算。
来源：半导体封装工程师之家一点号