电子整机产品的老化和环境试验

为保证电子整机产品的产品的设计质量，通常在装配、调试、检验完成之后，还要进行整机的通电老化。同时，为了论证产品的设计质量、材料质量和生产过程质量，需要定期对产品进行环境试验。虽然这两者都属于试验的范畴，但它们有如下几点区别。

（1）       老化通常是在一般使用条件（例如室温）下进行；环境试验却要在模拟的极限环境条件下进行。所以，老化属于非破坏性试验，而环境试验往往会使受试产品受到损伤。

（2）       通常，每一件产品在出厂之前都要经过老化；而环境试验只对沙量产品进行试验，例如，新产品通过设计鉴定或生产鉴定时要对样机进行环境试验，当生产过程（工艺、设备、材料、条件）发生较大改变，需要对生产技术和管理制度进行检查评判、同类产品进行质量评比时，都应该对随机抽样的产品进行环境试验。

（3）       老化是企业的常规工序；而环境试验一般要委托具有权威性的质量认证部门、使用专门的设备才能进行，需要对试验结果出具证明文件。

6.4.1             整机产品的老化

在本书的第1章已经介绍过电子元器件的老化筛选。整机产品在生产过程中进行老化的原理与此相同，就是要通过老化发现产品在制造过程中存在的潜在缺陷，把故障（早期失效）消灭在出厂之前。

1.                     老化条件的确定

电子整机产品的才华，全部在接通电源的情况下进行。老化的主要条件是时间和温度，根据不同情况，通常可以在室温下选择8h、24h、48h、72h或168h的连续老化时间；有时采取提高室内温度（密封老化室，让产品自身的工作热量不容易散发，或者增加电热装置）甚至把产品放入衡温的试验箱的办法，缩短老化时间。

在老化时，应该密切注意产品的工作状态，如果发现个别产品异常情况，要立即使它退出通敢老化。

2.                     静态老化和动态老化

在老化电子整机产品时，如果只接通电源、没有向产品注入信号，这种状态叫做静态老化；如果同时还向中产品输入工作信号，就叫做动态才华。以电视机为例，静态老化时显像管上只有光栅；而动态老化时人天线输入端送入信号，屏幕上显示图像，喇叭中发出声音。又如，计算机在静态老化时只接通电源，不运行程序；而动态才华时要持续运行测试程序。

显然，动态老化比较静态老化是更为有效的老化方法。

6.4.2             电子整机产品的环境试验方法

      电子产品的环境适应性是研究可靠性的主要内容之一。目前，对于产品的环境适应性研究，即对于产品的环境条件、环境影响和环境工程方面的探索和试验，已经发展成为一门新兴的技术科学－环境科学。环境科学研究所涉及的范围非常广泛，要在产品可能遇到的各种因素、影响规律以及如何从产品的设计、制造和使用等各个环节的研究中，改进和提高产品的环境适应能力；并且研究相应的试验技术、试验设备、测量方法和测量仪表。对于从事电子产品电路设计、结构设计及制造工艺的技术人员来说，必须对与环境条件有关的知识有全面的了解，以便采取相应的措施来提高产品的质量水平。

在前面的章节中，已经在多处提到使电子产品适应温度、湿度、震动、冲击和其他环境条件的手段。产品的环境适应能力，是通过环境试验得到评价和认证的，下面对此进行简单的介绍。

1.                     电子产品的环境要求

电子产品的应用领域十分广泛，储存、运输、工作过程中气 处的环境条件是复杂而多变的，除了自然环境以外，影响产品的因素还包括气候、机械、辐射、生物和人员条件。制订产品的环境要求，必须以它实际可能遇到的各种环境及工作条件作为依据。例如，温度、度的要求由产品使用地区的气候、季节情况决定；震动、冲击等方面的要求与产品可能随的机械强度及运输条件有关；还要考虑有无化学气体、盐雾、灰尘等特殊要求。以电子测量仪器为例，我国原电子部对环境要求及其试验方法颁布了标准，把产品按照环境要求分为以下三组。

Ⅰ组：在良好环境中使用的仪器，操作时要细心，只允许受到轻微的震动。这类仪器都是精密仪器。

Ⅱ组：在一般环境中使用的仪器，允许受到一般的震动的冲击。实验室中常用的仪器一般都属这一类。

Ⅲ组：在恶劣环境冲使用的仪器，允许在频繁的搬运和运输中受到较大的震动和冲击。室外和工业现场使用的仪器都属这一类。

电子产品的种类繁多，不可能对各种产品分别提出具体的环境要求。在设计制造的时候，可以参照仪器的分组原则确定环境要求。显然，对于一般电子整机产品来说，降低环境要求，将使它难于适应更多的用户和环境的变化；过高地提出环境要求，必将使产品的制造成本大大增加。一般民用电子产品，通常可以比照2组规定环境要求。

2 影响电子产品工作的主要因素

（1）气候因素对电子产品的影响

气候因素只要包括温度、湿度、气压、盐雾、大气污染及日照等因素，对电子产品的影响，主要表现在使电气性能下降、温升过高、运动部位不灵活、结构损坏，甚至不能正常工作。减少气候因素对电子产品影响的方法有：

① 在设计中采取防尘、防潮措施，必要时可以在电子产品中设置驱潮装置；

② 采取有效的散热措施，控制温度上升；

③ 选用耐蚀性好的金属材料、耐湿性高的绝缘材料以及化学稳定性好的材料等；

④ 采用电镀、喷漆、化学涂覆等防护方法，防止潮湿、盐雾等因素对电子产品的影响。

下面用一个实例说明气候因素对实际产品的影响。

某北方企业生产的著名品牌电冰箱，在南方销售的时候，客户反映总有说沿着电冰箱的门流下来，严重的时甚至在电冰箱前面的地板上积水。仔细研究的结果是，由于电冰箱门内外的温差较大，门边的密封条安装不够平整，内部冷气传递到箱体上的门边部位，使门边部位的温度远低于环境温度，假如空气的湿度大，就会在门边部位结露，结露严重时露珠就将汇成水沿着门边流下来。因为该企业在北方，北方的气候干燥，一般不会发生这种情况，故此问题一直没有被发现。现在产品销往气温高、湿度大的南方，原来被掩盖的设计问题和工艺问题就暴露出来了。企业为解决这个问题，从设计上采取了在冰箱门边内增加了电热丝的方案，电冰箱接通电源后，电热丝产生的热量使门边部位适当加热，空气中的水气就不会在这里结露；从工艺上加强了对门边密封条安装平整的检查措施，减少了冰箱内冷气的逸出。后来，这个品牌的电冰箱在南方打开了销路，受到客户的好评。

（2）机械因素对电子产品的影响

 电子产品在使用、运输过程中，所受到的震动、冲击、离心加速等机械作用，都会对电子产品产生影响：元件损坏、失效或电气参数改变；结构件断裂或过大变形；金属件的疲劳破坏等。下面方法可以减少机械因素对电子产品的影响。

① 在产品结构设计和包装设计中采取提高耐震动、抗冲击能力的措施，对电子产品内部的零部件必须严格工艺要求，加强连接结构；在运输过程中采用软性内包装及强度较大的硬性外包装进行保护。

② 采取减震缓冲措施，例如加装防震垫圈等，保证产品内部电子元件和机械零部件在外界机械条件作用下不致损坏和失效。

（3）电磁干扰因素对电子产品的影响

 空间中存在的电磁场，有些对电子产品的工作是有害的，会影响其正常工作。这些电磁干扰因素的存在，是产品工作不稳定，甚至完全不能工作。同时，电子产品还可能在工作中向外发出电磁干扰信号，对其他电子产品形成干扰。减少电磁干扰因素对电子产品影响的方法有：

① 电磁场屏蔽法，防止或抑制高频电磁场的干扰，将辐射能量限制在一定的范围内，减少对外界的影响；

② 采取有效的接地措施，屏蔽外部的干扰信号。

3 环境试验的内容和方法

我国原电子工业部颁布的标准中，同时还规定了对电子测量仪器的环境试验方法。

其主要内容包括如下：

(1) 绝缘电阻和耐压的测试

根据产品的技术条件，一般在对仪器有绝缘要求的外部端口（电源插头或接线柱）和机壳之间、与机壳绝缘的内部电路和机壳之间、内部互相绝缘的电路之间，进行绝缘电阻和耐压的测试。

测试绝缘电阻时，同时对被测部位施加一定的测试电压（选择500V、1000V或2500V）达1min以上。

进行耐压试验，试验电压要在5s~10s内逐渐增加到规定值（选择1kV、3kV或10kV），保持1min，应该没有表面飞弧、扫掠放电、电晕和击穿现象。

（2）对供电电源适应能力的试验

一般，要求输入交流电网的电压要在220V±10﹪和频率在50Hz±4Hz之内时，仪器仍能正常工作。

（3）温度试验

把仪器放入温度试验箱，进行额定使用范围上限温度试验、进行额定使用范围下限温度试验、存储运输条件上限温度试验和存储运输条件下限温度试验。对于Ⅱ类仪器，这些试验的条件分别是﹢40℃、﹣10℃、﹢55℃、﹣40℃，各4h。

（4）湿度试验

把仪器放入湿度试验箱，在规定的温度下通入水汽，进行额定使用范围和存储运输条件下的潮湿试验。对于Ⅱ类仪器，这些试验的条件分别是湿度80﹪和90﹪,均在﹢40℃下进行48h.

（5）震动和冲击试验

把仪器紧固在专门的震动台和冲击台上进行单一频率震动试验、可变频率震动试验和冲击试验。试验有三个参数：振幅、频率和时间。对于Ⅱ类仪器，只做单一频率震动试验和冲击试验，这两项试验的条件分别是30Hz、0.3㎜／1.28g和（10~50）次／min、5g、共1000次。

（6）运输试验

把仪器捆绑在载重汽车的拖车上行车20km进行试验,也可以在4H_Z、3G的震动台上进行2h的模拟试验。

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