整机外罩对外界水蒸气阻隔性能的监控方案

摘要：电子元器件对周围水蒸气含量要求严格，因此用于其外壳的整机外罩应具有很高的阻湿性，防止电子元器件出现老化等质量问题。本文利用Labthink兰光自主研发制造的W3/230水蒸气透过率测试系统对整机外罩样品进行水蒸气透过率测试，通过详细介绍设备测试方法、测试原理及试验过程，为相关电子器件生产企业严控外壳阻湿性提供有效的监控方案。

关键词：电子元器件、老化、整机外罩、水蒸气透过率、阻湿性、水蒸气透过率测试系统

1、意义

现今，人类对提高电子元器件的使用寿命的研究日益深入，而其外包装的有效阻湿性对其使用寿命的延长至关重要。因在高湿的环境下零部件易受潮，导致在使用过程中塑体与零部件引脚处产生裂缝，进而引起壳体渗漏，芯片逐渐受潮失效。因此，电子元器件生产企业通常在电子元器件外面添加整机外罩装置，以阻隔水蒸气，保护内部元器件，防止出现提前老化的现象。进而，生产企业应严格监控整机外罩包装的阻湿性能。

2、检测标准

国内有关容器包装水蒸气透过率测试方法主要为红外传感器检测法，依据国家标准GB/T 31355-2014《包装件和容器水蒸气透过性测试方法 红外传感器法》，此标准规定了在稳态条件下采用红外传感器对包装件和容器水蒸气透过性进行测试的试验方法。

3、试验样品

某企业提供的整机外罩样品。

4、试验设备

本文采用的试验设备为Labthink兰光自主研发的W3/230水蒸气透过率测试系统。

图1  W3/230水蒸气透过率测试系统

4.1 试验原理

W3/230采用红外传感器法测试原理，将预先处理好的试样夹紧于测试腔之间，具有稳定相对湿度的氮气在薄膜的一侧流动，干燥氮气在薄膜的另一侧流动；由于湿度梯度的存在，水蒸气会从高湿侧穿过薄膜扩散到低湿侧；在低湿侧，透过的水蒸气被流动的干燥氮气携带至红外传感器，进入传感器时会产生同比例的电信号，通过对传感器电信号的分析计算，从而得出试样的水蒸气透过率等参数。对于包装容器而言，干燥氮气则在容器内流动，容器外侧处于高湿状态。

4.2 适用范围

(1) 本设备适用于容器类、薄膜类、片材类、纸张、纸板及其复合材料类等包装件的水蒸气透过率的测试。

• 其中容器类包括塑料、橡胶、纸、纸塑复合、玻璃、金属等材料做成的瓶、袋、罐、盒、桶的水蒸气透过率测试，如茶叶铝罐、可乐瓶、花生油桶、利乐包装、真空包装袋、金属包装袋、金属三片罐、塑料化妆品软管包装、牙膏软管包装、果冻杯等。
• 薄膜类包括各种塑料薄膜、纸塑复合膜、镀铝膜、铝箔、铝箔复合膜、玻纤铝箔纸复合膜等。
• 片材类包括各种工程塑料、橡胶、建材等片状材料，如PP片材、PVC片材、PVDC片材等。
• 纸张、纸板及其复合材料类包括纸张、纸板等，如烟包镀铝纸、纸铝塑复合片材等。
• 该设备还可扩展用于太阳能背板、液晶显示屏膜、医药泡罩、药品塑料瓶、无菌护创膜、汽车油箱、电池塑料外壳等特殊包装件水蒸气透过率的测试。

 (2) 本设备符合GB/T 31355、ISO 15106-2、ASTM F1249、GB/T 26253、TAPPI T557、JIS K7129等国内外方法标准。

4.3 设备参数

• 容器类试样的测试范围为0.0001 ~ 0.2 g/(pkg·d)；薄膜类试样的常规测试范围0.01 ~ 40 g/(m²·24h)，可扩展至0.1 ~ 1000 g/(m²·24h)。
• 试验的温度范围为15℃ ~ 55℃，控温精度为±0.1℃；湿度范围为0%RH、35%RH ~ 90%RH、100%RH，控湿精度为±1%RH。
• 人工、比例、循环三种试验模式为不同阻隔性质的材料提供了合适的检测方法。
• 设备配置了三个测试腔，三个测试腔均可独立设计，试验过程互不干扰，试验结果独立显示。
• 支持Lystem^TM实验室数据共享系统，统一管理试验结果和试验报告

5、试验过程

(1) 用快固胶涂覆在整机外罩外部管路孔周围，使其固定在仪器专用的容器测试托盘装置上，密封完成后，利用管路将其连接在仪器上，再用密封袋将样品及托盘装置进行密封包扎。

(2) 设置试样名称、试验温度、试验湿度等参数。

(3) 调节氮气的压力，使测试腔内的湿度达到设定值，并通过氮气流量调节旋钮，使上、下腔内的氮气流量达到标准规定值。

(4) 点击开始试验选项，试验开始。仪器自动记录试验过程中低湿侧的水分子含量变化，并计算出最终的试验结果。

6、试验结果

本文所测试的整机外罩样品的水蒸气透过率测试值为：0.0411 g/(m²·24h)。

7、结论

W3/230水蒸气透过率测试系统是专业用于容器、薄膜、片材对外界水蒸气阻隔性能的检测设备，具有检测精度高、测试结果重复性好等优点，能真实反映整机外罩包装水蒸气透过率，可有效地为电子元器件生产企业提供监控保障。另外，除了水蒸气透过率性能，还应关注整机外罩的整体密封性能。

Labthink兰光作为包装检测设备研发与制造业的翘楚，为全球客户提供专业、高端的包装检测设备和检测服务。济南兰光机电技术有限公司愿借此与行业中的企事业单位增进技术交流与合作。