湿度环境下关于薄膜电阻的稳定性测试

我们再次利用了教科书的知识。水分子的数量是由一侧的绝对湿度决定的（由于达到漆或塑模表面的水蒸气的速率较高，更高的水浓度会导致更高的吸附率），和另一侧的温度（更高的温度导致更高的吸附率）。综合考虑这两个作用方向相反的因素，意味着在表面的水含量会达到一个平衡状态，主要是由空气中的相对湿度rh（）决定的。

　　在模型里引入吸附率依赖度，见图12。在与时间有关的区域，与吸附有关的特性在rh ≤ 0.93的几乎饱和湿度这个极端，和rh 几乎为0的区域内摆动，取决于实际存在的相对湿度。

　　图 21： 吸附的影响; rh 特性在td 和干热现之间轮换

　　整个rh的依赖范围在饱和湿度和干热之间，可以用公式6到公式8定义与时间有关的情况，公式9和公式10用于与时间无关的情况。在大括号里的项表示了与湿度有关的方面。

　　公式 6：

　　for T < Tcriteff， i.e. for time-dependent processes;

　　公式 7：

　　for T < Tcriteff ， i.e. for time-dependent processes;

　　公式 8： ;

　　（经验公式，用于T > Tcrit eff条件下与时间无关的过程）。

　　公式 9：

　　用于 T > Tcriteff， 与时间无关的的过程;

　　公式10： 用于 T ≥ Tcriteff， 与时间无关的的过程;

　　为了防止和检验这个线性rh 依赖度是否对我们的模型也有效，对第1种漆和第2种漆进行了另一个偏执湿度测试。选择的条件是90 °C和 40 % RH （pvapor = 280 hPa），恰好与前面在70 °C和90 % RH下测试的蒸汽压力一样。测试结果带入图22和图23的ln√t – 1 / T图（看综合星号，0.40 rh at 90 °C，1/T = 0.00275 K-1）

　　我们的结果证实实际的吸附率与实际的相对湿度rh成正比。对于给定的温度，在干热和几乎饱和湿度td （rh 约为 0.90 至0.93）暴露时间Δln√texp的结果差异显示在与时间相关的区域，与rh线性相关，见图22和23。对于给定的rh ，得出的新特性落在td 的特性线和与干热相关的实际rh 数据之间。计算得出的rh = 0.4棕色破折线恰好穿越90°C， 40 % RH的实际测试点。

　　在公式8的时间无关区域，推导出二次方程，从我们的测试结果的经验数据估计出来。在时间无关区域检验在较低rh的适用性，要在今后的研究中获得更坚实的测试数据。

　　在几乎所有的技术应用里，电子元器件会在温度超过100 °C的正常大气压下工作。因此，出于实际需要，会在达到元器件的上限温度内，通常在与时间相关区域内进行所有预测。

　　公式11和公式12描述了估算扩散Deff 的系数，以及临界温度相关涂漆或塑模系统的Tcrit 或 Tcrit eff。

　　公式 11：

　　公式 12： 或

　　为了简化计算，这里Deff事实上是表达的是渗透率（S0 x D0），包括与温度相关的气体溶解S，是对漆/R层界面上的实际水汽浓度的相对测量。

　　相关材料数据或功能信息可以直接从ln√t – 1 / T图读出来，或可以给给出的公式简单地算出来。

　　6.3.实际使用模型和ln√t – 1 / T图

　　我们把具体测量数据转换到图19和图20。我们在给定的电阻膜材料上使用了两种不同的漆，现在可以完全显示其特性，并且可能在整个规定温度-湿度-时间域内做预测。

　　图 22： 第一种漆， 直接读出 EA / k 和ln{xlacq /√（4D x …）}， 用虚线框起来

　　可以获得以下数据：

　　A. 塑模 / 漆：

　　· 扩散系数 D0， Dt crit 和 D20;

　　· 扩散过程的活化能 EA lacq;

　　· 电负载的减速效应 （焦耳热） ΔEAJoule;

　　· 临界温度 Tcrit 是一个特性;

　　· 有效的临界温度 Tcriteff， 与讨论的具体情况相关。

　　图 23： 第2种漆，直接读出 EA / k 和ln{xlacq/√（4D x …）}， 用虚线框起来

　　B. 功能层 （金属层）：

　　· 活化能EAlayer;

　　· 偏置电压加速效应 ΔEAbias， 在层界面上达到临界水汽浓度时;

　　· 非临界暴露时间texp最大值的预测工具，对于每个给定的温度、湿度和负载条件。

　　示例：

　　现在我们可以用具体数据估计和比较第1种和第2种电绝缘漆。

　　未来，我们可以预测现场或测试应用的情况，如在130 °C （T = 403.12 K） 和 155 °C （T = 428.12 K）工作温度、最小负载，以及最坏气候条件41 °C和 75 % RH下的电气应用。

　　结果见下表。

　　给定R层的活化能是相同的，可以用EAlayer / k直接读出，如⇒EAR-layer = 0.96 eV。

　　计算最大与时间无关的偏置湿度加速，做为差值ΔEAbias = 0.16 eV。