一、試驗變化與過程分析

1.部分實驗條件從Uc改為Uref參考電壓，

2.對于戶內型 SPD,在整個試驗過程中和試驗后試品表面溫開不成超過120K，在試驗中所有非線性元件斷開 5min 后，表面溫升不應超過 80 K.

除此之外初始電流、步進電流、熱穩定表征等沒有變化。

圖1  新標準合格判定變化

本期我們分析兩個試驗結果曲線來分析熱穩定的實驗流程。 

圖2  試品熱穩定階段（合格）

    先熱穩定的定義，在標準中規定為10min之內的溫升小于等于2k，在2000年初期這個定義會誤認為每一個電流檔只做實驗10min，在10min之內不能超過2k的溫升，這是不可能達到的，也是錯誤理解。如今已經基本沒有這樣的誤解了，10min/2k的判定其實是一個斜率判定，即每一檔電流測試里要至少有10min的時間段溫升是小于2k的，而每一檔電流測試必然大于10min，那么在一檔電流里會有怎樣的溫升呢？

    每一檔測試溫升大約會經歷三個斜率k的過程，K1是換擋之后溫度急劇上升，然后進入到平穩上升期是K2，第三是緩慢上升期K3，那么當K3就會進入10min/2k的判定，所以在實驗中每一檔電流的跳躍之前必定有K3=10min/2K。

圖3  試品熱脫離與溫度測試階段（合格）

    經過幾個電流擋的溫度攀升，溫度到了112℃，此時內部低溫焊系達到了熔化溫度，脫離的瞬間測試電流跌落回0，形成開路狀態，測試電壓探測到電流跌落，開始電壓攀升，嘗試維持電流到相應的電流檔位，進行一段攀升后，發現電流始終為0，設備判定為熱脫離，測試電壓回0，判定為脫離后，經過5分鐘再次施加UC電壓測量電流值應小于1mA，恢復室溫后再施加Uc電壓2h，判定完全脫離。

    開篇講到對于脫離溫度的判定：溫升不是脫離時的實時溫度，所以此處需要使用脫離溫度112度減去初始溫度大約23度，得到ΔT=89K＜120K，同時5min之后的也是溫升，實時的溫度減去初始溫度。

    題外話，當2000年末的時候，我們國家的低溫焊錫產業剛剛開始，許多企業的使用的低溫焊烯還尚不穩定，筆者也經歷過大量實驗尋找低溫焊錫供應商的時段，確定過一款產品，是當時先進的技術制成了含助焊劑的成品絲。反觀現在我們國家制造工藝的提升，低溫焊錫絲、環保低溫焊錫絲都是有了長足的進步，可以輕易采購到，低溫焊錫的溫度一般在135～145度，既保證了機械強度，也保證了熔化溫度。但需要注意一點，同樣熔點的環保焊錫絲比普通絲的機械強度要低。 

圖4 熱穩定中熱崩潰階段（不合格）

    我們來看一個熱失控的不合格產品。先試品從2mA起測，經過了漫長的溫度攀升和電流檔攀升，實驗大約經過兩個半小時，曲線上可以看到達到中后期，每一檔電流出現熱穩定的用時都比初期的要長。有設備一檔試驗電源為大輸出700V，進行下一檔電流需要跳轉第二個電源調壓器，此電源輸出阻抗小，電壓切換時電流出現回調，同時溫度也有所回落。第二檔電源由于輸出阻抗減小，實現低電壓大電流。（此處切換現象因設備涉及差異而異） 

圖5 試品熱失控階段（不合格）

    完成切換后，電壓和電流趨于穩定，但是電壓一直微降維持電流，電流陡增，呈現出電壓、電流曲線反方向交叉，說明了試品內阻在不斷下降，此區域就形成了熱失控區，此區域維持了約1小時。 

圖6  以高溫脫離或起火終止（不合格）

    熱失控的試品溫度一直上升，達到了159度。此時脫扣系統低溫焊錫尚能正常工作使試品脫離，否則試驗電源跌過Uc切換至Uref電源時將不再限制電流，MOV將會起火。

二、熱脫離后的試驗判定

標準變化，增加了Uc施加2h的合格判定流程。

圖7 新標準驗證脫離器斷開流程

    實現熱脫離靠低溫脫扣系統，之所以標準里要驗證脫離器斷開，是因為下圖所展示的SPD內部脫離系統脫離后的樣子。一是低溫焊錫熔化后，拉絲形成了微弱的導電通路；第二個是低溫焊錫雖然熔化，但是脫扣系統機械結構卻卡在一起無法脫離，這都造成了脫離不完全；三是，脫扣系統脫離瞬間使熔化的焊錫飛濺，殘留表面形成爬電可能。

 圖8 各種脫離不完全的隱患

    同時熱穩定實驗的合格判定里還有一項：脫離器如果動作要有清晰的指示。那么不清析或無法辨認的指示都是不合格的。問題大多出現在防老Obo結構和仿老老西戴爾結構中，反觀仿老盾結構，就基本沒有不清晰指示的問題。

圖9 各種脫離器指示清晰與不清晰的區別

     橘紅色“不合格”需引起大家的重視，我們在技術交流中外資企業與認證機構也同樣給出了肯定的不合格研判。從設計制造角度分析，屬于脫離器機械結構問題，綠板超寬。換個角度思考，做防雷產品、做檢測的人都知道其實他脫扣翻牌了，但是用戶不一定知道翻盤，是否會認為還有30%是綠的，就像手機電量，30%不用換等他全面紅了再換，所以一定要跳出測試者和制造者的角度看問題。歡迎討論！