电子产品的环境试验

电子产品的环境试验主要是为了鉴定电子产品对储存、运输和使用环境的适应能力。

电子产品的环境试验目的通常有如下几方面：

①在研制阶段用以暴露试制产品各方面的缺陷，评价产品可靠性达到预定指标的情况。

②生产阶段为监控生产过程提供信息。

③对定型产品进行环境可靠性鉴定或验收。

④暴露和分析产品在不同环境和应力条件下的失效规律及有关的失效模式和失效机理。

⑤为改进产品可靠性，制定和改进可靠性试验方案，为用户选用产品提供依据。

11.3.1 试验分类

1.按环境试验形式分类

1）自然暴露试验

自然暴露试验是将样品长期暴露在自然环境中，分为加负荷和不加负荷两种。

2）现场环境试验

为评价、分析产品的可靠性，在使用现场进行的试验叫现场环境试验。

3）人工模拟试验

人工模拟试验是将样品放在人工模拟试验箱中进行的试验。

自然暴露试验和现场环境试验能真实反映产品在实际使用中的性能和可靠性，也是验证人工模拟试验准确性的基础，但这两种试验的不足之处是试验周期长，花费人力物力大，因此只有对可靠性要求较高的产品才进行这项试验。而人工模拟试验是电工电子产品可靠性研究中常见的试验方法。

2.按环境试验性质分类

IEC（国际电工委员会）环境条件分类委员会于1981年颁布了 “环境参数分级标准”，具体如下：

1）气候环境因素

温度、湿度、压力、日光辐射、沙尘、雪等。

2）生物及化学因素

盐雾、霉菌、二氧化硫、硫化氢等。

3）机械环境因素

振动 （含正弦、随机）、碰撞、跌落、摇摆、冲击等。

4）综合环境因素

温度与湿度，温度与压力、温度、湿度与振动等等。

3.按环境试验项目分类

气候环境试验其项目可分为如下几项：高温、低温、温度循环、温度冲击、低气压、湿热、日光辐射、沙尘、淋雨等，一般将盐雾和霉菌试验包括在其中。

在上述试验项目中又可分为单因素、综合及组合试验。

11.3.2 试验内容

1.自然暴露试验

将样品置于典型的自然环境条件下存放或使用，如寒带或热带的室内、室外，以及严重的工业污染区等。这种试验的局限性是：试验结果往往受反常天气的影响，并且随所选地点的不同而有差异；试验场地选择还受工作人员生活、工作条件等的限制，往往不能在恶劣地区长期设点进行试验；获得试验结论往往需要较长的时间。

2.现场运行试验

将样品置于各种典型的使用现场 （如热沙漠、极寒地区、海洋等），并使其处于正常运行状态。这种试验的费用较多。

自然暴露试验和现场运行试验虽有不足之外，但能直接反映客观实际情况，是研究实验室人工模拟试验的基础，同时也是验证人工模拟试验好坏程度的基本手段。对这两种试验技术的基本要求是：选定有代表性的地点、年份和时期进行试验，并使受试的样品处于典型的工作或贮存状态。

3.人工模拟试验

在实验室的试验设备上模拟一个或多个环境因素。把样品置于这种条件下进行测试的特点是能在较短的时间内鉴定出产品对环境的适应能力。对人工模拟试验的基本要求是：既能真实地模拟环境中主要因素的影响，又能在时间上起一定的加速作用，但加速的程度又不应改变产品的实际损坏机理。

人工模拟试验技术发展迅速，主要有低温、高温、温度变化、湿热、淋雨、低气压、高温低气压、低温低气压、模拟地面上太阳辐射、盐雾、长霉、工业气体、恒加速度、振动、冲击、碰撞、自由跌落、倾跌和翻倒、雷击、核电磁脉冲、爆炸性大气和空间模拟等试验。每一种试验通常先经过预处理，以消除或部分抵消样品在过去的运输和贮存中受到的影响。试验程序包括5个步骤。

①初始检测：对样品的电性能、机械性能进行初始测量和检查，以便在试验后进行对比。

②条件试验：在试验装置上或试验箱 （室）内按产品的实际使用状态安装样品，然后对样品施加规定的环境应力，进行试验。

③中间检测：在试验期间对样品的电性能、机械性能进行测量和检查。

④恢复：撤去样品上的环境应力，使样品在温度15℃～35℃、相对湿度45％～75％、大气压力860～1060毫巴的条件下进行性能恢复。

⑤最后检测：对试验后样品的电性能、机械性能和外观变化进行检测。有些产品的试验并不包括全部过程，而只包含其中的某些步骤。电子产品环境试验通常试验时要求的标准大气条件是：温度15℃～35℃、相对湿度45％～75％、气压860～1060毫巴。但是，当大气条件对测试参数有显著影响时，则应在表中所列数值中选择一组条件作为仲裁试验的标准大气条件。

4.电子产品环境试验

当产品的测试参数和温度、气压的变化规律已知时，可在正常试验大气中的任一情况下进行测量，而后再按20℃的基准标准大气条件进行换算。某些样品在性能测量前需进行干燥处理，通常在温度55℃±2℃、相对温度≤20％、气压860～1060毫巴的标准干燥条件下干燥6小时。

对试验箱 （室）的要求是：

①试验箱 （室）应有足够的容量，保证每个受试的样品处于相同的环境条件下，并保证试验时样品不干扰试验条件。为使试验箱 （室）中的试验条件能模拟实际使用条件，试验箱 （室）的体积与试验样品体积之比应不小于5∶1。对工作时发热量很大的产品，如电机和变压器等，试验箱对试验样品的体积比应不小于10∶1。

②试验箱 （室）应能保证试验期间的环境参数精度，并定期或在每一试验前后进行鉴定。为了满足试验要求，用于测量或控制箱温的温度传感器应尽可能位于箱 （室）的中心，并加以遮盖或保护，以防止辐射热造成误差。

③除辐射热是试验条件之一外，通常试验箱 （室）的热源位置应使辐射热不直接落到样品上。

④冲击和碰撞试验台的横向运动应不大于标称值的30％，振动试验台的横向运动在500Hz以下应不大于标称值的50％，在500Hz以上应不大于标称值的100％。当对同一样品依次进行两种或两种以上试验时，试验顺序的编排对试验后果有很大的影响。

通常遵循的原则是：

①按产品在运输、使用中所遇到的主要环境影响的顺序进行环境模拟试验。

②如果希望从一个样品上获取尽可能多的环境适应性信息，则应把对产品影响较轻的试验，如温度试验、低气压试验等排在前面，而把振动、冲击、盐雾等试验排在最后。

③如果要求尽快暴露产品缺陷，应使前一试验对样品的影响在后一试验中得到积累和加强，可排为高温试验、振动试验、冲击试验或跌落试验、湿热试验、低温试验的顺序。

④从经济角度考虑，试验周期长和花费大的试验项目应排在最后。