製品の劣化や耐久性を評価するテストにはさまざまな種類があり、温湿度サイクル試験(結露試験)もその一つです。この記事では、温湿度サイクル試験(結露試験)とは何か、どのような方法で行われるのかなどについて解説します。
温湿度サイクル試験(結露試験)とは、製品を繰り返し高温・高湿の環境に置くことで、結露や膨張・収縮などによる劣化を評価する試験です。高温多湿と低温乾燥の環境を人工的に交互に繰り返し、温度や湿度の変化が製品に及ぼす影響を調べます。
特に、スマートフォンや携帯電話などのモバイル機器のほか、ノートパソコンなどは室外に持ち出されることもありますが、その際に急速な温湿度の変化が起こることがあります。製品開発時には、想定される温湿度環境を再現する試験を行い、どのような影響が生じるかを確認しておくことが重要です。そのために温湿度サイクル試験が実施されます。
結露試験とも呼ばれ、結露が発生する環境下で製品がどのような影響を受けるかを評価する試験です。たとえば、密閉された電子機器やプリント基板内部で結露が発生した際に生じる短絡(ショート)や腐食リスクを評価します。短期間で長期使用時の環境を再現することで、実際の使用中に発生する可能性があるトラブルを早期に発見することを目的としています。
温湿度サイクル試験では、結露サイクル試験機などを用い、段階的に温度と湿度を変化させて実施します。具体的な試験温度は評価する製品が置かれる環境によって異なるので、よく確認が必要です。試験機は温度が−40℃〜100℃、湿度が30〜95%など、幅広い範囲に対応しています。ただし、対応範囲は機種によって異なります。
サイクル試験であることから、高温・高湿から低温・乾燥へ、またはその逆に設定して繰り返す形です。急激に温度と湿度を変化させることで結露が発生しやすくなります。目的に応じて設定条件を調整することで、実際の使用環境における影響をより正確に評価できます。
温湿度サイクル試験では、製品の表面や内部に結露が発生します。この結露により生じる現象の一つがイオンマイグレーションで、電子回路や金属部品に影響を及ぼし、絶縁抵抗が低下することで短絡が発生する場合があります。
試験では、結露の発生タイミングや程度を観察し、そこから製品の劣化が進みやすい条件を判断します。
試験を繰り返した後、外観や機能の変化を測定します。結露が生じると腐食や変色が発生しやすく、絶縁抵抗値が変化することもあります。特に電子部品は、わずかな劣化でも正常に動作しなくなるおそれがあるため、詳細な検査が重要です。
温湿度サイクル試験(結露試験)は、高温多湿と低温乾燥を繰り返すことで、結露や温度変化によってどのような劣化が生じるのかを再現する試験です。試験によって腐食や機能低下の有無を把握し、信頼性の高い製品開発に役立てられます。実環境に近い評価を行うには、設定を細かく調整できるイオンマイグレーション試験機を選ぶことが重要です。
イオンマイグレーションによるトラブルを防ぐには、「発生リスクの把握」にあわせて、適切な評価試験の実施も不可欠です。
マイグレーション試験では、試験対象によって求められる印加電圧の条件が大きく異なります。たとえば、狭ピッチのプリント基板や微小電子部品などでは数V~数十Vの繊細な電圧制御が求められる一方で、EV部品などのパワーデバイスでは数千Vの高電圧に対応した耐圧評価が求められます。
このような背景から、当サイトでは試験機の選定において「印加電圧の大きさ」を判断軸としてマイグレーション試験と試験槽をご紹介しています。具体的には、低電圧試験に強みを持つ、IMVの試験機と平山製作所の試験槽(HAST装置)の組み合わせ、また高電圧に強みを持つESPECの試験機と試験槽(HAST装置)を比較し、それぞれの特長や活用シーンを整理しています。
マイグレーション試験機の導入を検討中の方は、ぜひ当サイトのトップページ(下記リンク)をご覧ください。各社は受託試験も行っているため、導入前に受託試験サービスを試してから検討することも可能です。
最適なマイグレーション試験機・試験槽を見つけるヒントに!
印加電圧の違いによって求められる試験環境は大きく異なります。ここでは、対象物に合った試験を強みとする受託試験会社を、2社ピックアップしてご紹介します。

引用元:IMV公式サイト
https://www.landingpage-synergy.com/k4yeiagc/

| 印加電圧設定 | 1.0V~250V |
|---|---|
| 試験所数 | 日本国内7・海外3拠点 |

引用元:ESPEC公式サイト
https://www.espec.co.jp/products/measure-semicon/25kv/

| 印加電圧設定 | 2.5kV |
|---|---|
| 試験所数 | 国内6拠点 |