高温高湿試験を頼むとき——試験Cab・Dbの選び方と、規格が依頼側に任せている項目

恒温恒湿の試験を受けてくれる試験先の手配は、受託試験の手配でお受けしています。

この記事のポイント（結論先出し）

高温高湿試験は「何℃・何 %RH・何時間」を決めれば頼めるように見えるが、先に決めるのは湿気がどう入り込んで何を壊すと考えているかである。結露させたいのか、結露させずに水分を吸わせたいのかで、温湿度一定の試験（JIS C 60068-2-78 の試験 Cab など）と、温湿度を繰り返す試験（JIS C 60068-2-30 の試験 Db）のどちらを選ぶかが変わる^[2]。試験 Cab の温湿度は 30 ℃か 40 ℃、85 %RH か 93 %RH の組み合わせから、時間は 12 時間から 56 日までの推奨値から選べるが、どれを使うかは製品規格か依頼する側が決める^[1]。めっきや塗装など表面の腐食の程度を比べる目的には、高温高湿試験は向かない^[2]（樹脂で封止した半導体の内部の配線の腐食を加速する JIS C 60068-2-66・-2-67 の試験は別）^[4]^[5]。依頼書には、規格が「製品規格で決める」としている前処理、通電の有無、測定の時期、後処理の条件まで書き、見積は試験槽の条件と報告の項目で比べる。

この記事は、部品や機器の高温高湿試験（恒温恒湿試験と呼ばれることも多い）を外部の試験機関に頼む技術者・品質担当の方に向けて、試験の種類の選び方、規格が依頼する側に決めさせている項目、見積の比べ方、報告書の確かめ方をまとめたものである。湿度試験を加速試験として使うときの限界は加速試験を頼むときで扱う。ここでは、規格どおりの高温高湿試験を頼んで、結果を取引先への提出や設計の判断に使う場面に絞る。

まず決める：結露させたいのか、させたくないのか

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JIS C 60068-3-4:2025（高温高湿試験の指針）は、湿気が製品に及ぼす現象を、表面に水滴ができる「結露」、表面に水蒸気が付く「吸着」、材料の中に水がたまる「吸収」、材料の中を水分子が移動する「拡散」、温度や気圧の変化で中空部と外の空気が入れ替わる「呼吸作用」に分けて説明している^[2]。どれを起こしたいかで、試験の種類が決まる。

同規格は、温湿度一定の定常試験は主に吸着・吸収・拡散が問題になるところで使い、温湿度を繰り返すサイクル試験は、結露や呼吸作用による水蒸気の浸入と蓄積が重要な場合に使うことが望ましいとしている^[2]。また、絶縁材料の表面が湿気の影響を受ける場合は一般に試験 Db を使い、結露を考えないなら代わりに試験 Cab を使えるとしている^[2]。

試験	起こすこと	規格の条件の例	向く場面
試験 Cab（JIS C 60068-2-78）	結露させずに高湿にさらす	30 ℃または 40 ℃、85 %RH または 93 %RH。推奨時間 12 時間〜56 日^[1]	湿った雰囲気で絶縁や電気的特性が保たれるか
試験 Db（JIS C 60068-2-30）	温湿度を繰り返して結露や呼吸作用を起こす	上限 40 ℃で 2・6・12・21・56 サイクル、または上限 55 ℃で 1・2・6 サイクル^[3]	結露する環境で使う・運ぶ・置く製品
主に部品向けの促進試験（JIS C 60068-2-67）	高い温湿度で水分の浸入を速める	85 ℃・85 %RH、168・504・1,000・2,000 時間^[4]	樹脂封止の小形部品の劣化の比較
不飽和加圧水蒸気（JIS C 60068-2-66）	加圧してさらに速める	110・120・130 ℃、85 %RH^[5]	ハーメチックシールでない部品の短期間の比較

試験 Db には大きさの制約がある。JIS C 60068-2-30 は、小形や体積の小さい試験品ではこの手順では表面に結露しにくい場合があり、その場合は温湿度組合せサイクル試験（JIS C 60068-2-38）など別の規格を使うことが望ましいとしている^[3]。小さな部品で結露の影響を見たいのに試験 Db を指定すると、狙った現象が起きないまま「合格」になりうる。

表面の腐食の程度を比べたいなら別の試験を

JIS C 60068-3-4 は、高温高湿試験は腐食の影響の決定には使わない方がよいとしている^[2]。めっきや塗装など表面の耐食性を比べたいなら、塩水噴霧などの腐食試験を検討する。一方、JIS C 60068-2-66・-2-67 の加速試験は、もともと樹脂で封止した集積回路などのアルミニウム配線の腐食を加速するために使われたもので、表面の腐食や変形を評価する試験ではない^[4]^[5]。条件の決め方は塩水噴霧試験を仕様に入れるとき決めることで扱った。また、試験 Cab の 56 日に耐えたように見える樹脂封止でも、長い期間をかけた水分の吸収や拡散で劣化することがあると、同規格は例を挙げて注意している^[2]。期間を短く切った結果を、そのまま長期の保証に使わない。

規格が「製品規格で決める」としている項目

試験 Cab の規格は、試験の厳しさを温度・相対湿度・総試験時間の組み合わせで決まるとし、製品規格に規定がない場合は表の組み合わせから選んでよいとしている^[1]。そのうえで、製品規格に、できるだけ次の事項を規定するよう求めている^[1]。

a) 前処理の方法
b) 初期測定の条件
c) 取付け方法や取付け用治具
d) 試験品の状態（通電の有無、包装の有無など）
e) 発熱する試験品か、しない試験品か
f) 試験の厳しさ（温度・相対湿度・試験時間）と許容差
g) 中間測定
h) 後処理の条件
i) 最終測定
j) 顧客と供給者の間で合意した、通常と異なる手順

取引先から「JIS C 60068-2-78 による」とだけ指定されていても、規格の側はこれらを決めてくれない。試験機関に頼むとき、ここが空欄のままだと、試験機関が既定の扱いで進めるか、見積の前に問い合わせが来る。依頼する側で埋めて渡すのが早い。

通電するかどうか

試験中に通電するかは結果に大きく効く。部品向けの促進試験の規格は、電気的バイアス（試験中にかける電圧）は湿度の影響をより効果的に見るための電圧で、正常動作の電圧と相関があるとは限らないとし、試験品の温度が周囲より 2 ℃ 以上上がらないようにすること、自己発熱を抑えられないときは周期的に印加すること（ほかに規定がなければ 3 時間切り・1 時間入りの周期）を推奨している^[4]。通電すると部分的に温度が上がって周りの相対湿度が下がり、試験の目的に反する条件になる場合があるとも書いている^[4]。機器を動かしながら試験したいときは、発熱の量を試験機関に伝えて、試験槽の条件が保てるかを確かめる。

中間測定と、取り出してからの測定

試験 Cab の規格は、中間測定をするときは試験品を槽から取り出してはならないとしている^[1]。槽内で測るには配線を外へ出す必要があり、試験機関の設備で対応できるかが見積に響く。試験後は後処理の方法と時間を製品規格で決め、そのあと最終測定をする^[1]。湿気を吸った直後と、乾かしてからでは測定値が違うので、いつ測るかを決めて伝える。JIS C 60068-3-4 は、表面の湿気による電気的特性の劣化は一般に数分後に現れるとしている^[2]。

試験槽の条件を見積で確かめる

同じ規格名の試験でも、試験槽の扱いで結果は変わりうる。試験 Cab の規格は、試験槽について次のような要求を挙げている^[1]。

・槽内の湿度を保つための水の導電率は 20 μS/cm 以下とする
・壁や天井の結露水が試験品に落ちないようにする
・試験槽の容量は、試験品の 5 倍以上とする
・試験品を空調機器からの放射熱にさらさない
・温湿度槽は JIS C 60068-3-6 の仕様に従った構造で、検証した槽でなければならない

大きな機器を試験したいときは、とくに容量の条件に注意する。試験品が大きすぎると、規格の条件を満たす試験槽を持つ試験機関が限られる。試験品の外形寸法と質量、通電する場合の電源の条件を見積の依頼に必ず書く。

温度の許容差は ±2 K だが、相対湿度を許容差内に保つには槽内の 2 点間の温度差をより小さく保つ必要があり、1 K を超えると必要な湿度が得られないかもしれない、と規格は書いている^[1]。試験槽の性能を確かめた記録（校正や性能確認の日付）を報告書に入れてもらうよう依頼する。

報告書に入れてもらう項目

試験 Cab の規格は、試験報告書に少なくとも次の事項を記載するとしている^[1]。顧客、試験所（認定状況を含む）、試験日、試験の種類、試験の目的、試験規格と発行年、試験所の手順書、試験品の詳細、試験槽の詳細、試験装置の性能、測定系の不確かさ、校正日、初期・中間・最終の測定、要求する厳しさ、実施した試験状況、試験品の性能、試験中の観察事項と処置、試験の要約、配付先。

取引先に提出する報告書なら、とくに「試験規格と発行年」「要求する厳しさ」「試験中の観察事項」が書かれているかを確かめる。規格の版が変わると条件が変わることがあり、試験中に槽が止まった、結露水が落ちたといった出来事は結果の解釈に効く。

試験機関に伝えること

1. 目的
取引先への提出、設計の確認、仕入先を替える前の比較など。取引先の指定文書があれば添える。

2. 使用環境
結露する場所か、輸送や保管で温度が大きく変わるか。これで試験 Cab と試験 Db のどちらが合うかが決まる。

3. 試験品
外形寸法、質量、数、発熱の有無、包装したまま試験するか。

4. 上の a)〜j) の項目
決まっていない項目は「相談したい」と書く。

5. 合否の基準
試験後のどの測定値が、いくつなら合格か。外観で何を見るか。

依頼書の書き方の例

屋内用の制御機器を、取引先の指定で高温高湿試験にかける場合の例。

・試験：JIS C 60068-2-78 による試験 Cab
・厳しさ：40 ℃・93 %RH、4 日間（取引先の指定）
・試験品：制御機器 3 台。外形 300×200×100 mm、質量 3 kg。試験中は通電しない
・前処理：なし。受け取ったままの状態で試験
・初期・最終測定：絶縁抵抗と動作確認。最終測定は後処理（標準状態で 2 時間）のあと
・中間測定：なし
・合否：試験後の絶縁抵抗が取引先指定値以上、動作に異常がないこと
・報告：規格の報告項目一式。とくに試験槽の校正日と、試験中の観察事項

同じ束の記事として、試験項目そのものの選び方は信頼性試験の項目の選び方、半導体部品の場合は半導体部品の信頼性試験を頼むときで扱う。環境試験の規格の全体像はJIS C 60068 の環境試験にまとめてある。

よくある質問

「85 ℃・85 %RH で 1,000 時間」と言われました。どの規格ですか

JIS C 60068-2-67 の推奨条件に 85 ℃・85 %RH・1,000 時間がある^[4]。同規格は小形の電子部品、主にハーメチックシールされていない部品を対象にした試験で、腐食や変形のような表面で起きる影響を評価することは目的としていない^[4]。機器まるごとに同じ条件を当てるなら、どこまで意味があるかを取引先と確かめる。

試験の途中で止めて、また続けてもよいですか

好ましくはないが、規格によっては条件付きで認められている。部品向けの促進試験の規格は、試験の再開は好ましいことではないとしつつ、2,000 時間を超える試験が必要な場合などの再開の手順を定めている^[4]。止めた事実と時間は報告書に書いてもらう。

試験の結果から、何年使えるかは言えますか

高温高湿試験に一般に通用する加速係数は与えられないと、JIS C 60068-3-4 は書いている^[2]。年数は言えないと考え、同じ条件で比べる試験として使う。加速の考え方は加速試験を頼むときを参照してほしい。

まとめ

高温高湿試験を外に頼むときは、結露させたいのか、させずに水分を吸わせたいのかを先に決め、試験 Cab と試験 Db などを使い分ける。小さな部品は試験 Db では結露しにくく、めっきや塗装など表面の腐食の程度を比べたいなら別の試験を選ぶ。規格が製品規格に任せている前処理、通電、測定の時期、後処理を依頼する側で埋め、見積は試験槽の容量や水の管理、報告の項目で比べる。