2.3 电子元器件的环境试验

电子元器件的环境试验也称为例行试验，就是将电子电工产品（包括材料）暴露在人工模拟环境中，以此来评价元器件、设备、系统在实际遇到的运输、储存、使用环境条件下的性能。通过环境试验，可以提供设计质量和产品质量方面的信息，是保证质量的重要手段。环境试验贯穿于电子电工产品的设计、试制、生产、销售，以及使用的全过程，通常是设计—环境试验—改进—再环境试验—直至投产。环境试验做得越仔细严格，改进提高质量就越完善和全面，在使用过程中才能做到稳定可靠。

环境试验有多种形式，如研制试验、产品定型试验、生产检查试验、产品验收试验、安全性试验、可靠性试验。其中可靠性试验实验包括环境试验、寿命试验、现场试验、特殊试验等。不同用途的环境试验的作用是不一样的。元器件经过这些试验的筛选几乎能将所有的缺陷都暴露出来，在使用过程中几乎不失效、不出现故障，提高了产品的可靠性。通过这些试验可以多角度、全方位、高质量地保证电子元器件的功能和主要参数。

环境试验的类型如下。

1. 自然环境试验

自然环境试验是将样品（产品或材料）在自然环境条件下进行暴露和测试。这种试验的周期长，通常要两年以上。

自然环境试验可分为无气候防护和有气候防护两种。无气候防护是指在室外暴露，样品直接受气候影响。有气候防护又可分为完全气候防护和部分气候防护。完全气候防护是指在空调和半空调室内暴露，能保护样品免受气候直接影响。部分气候防护是指在棚下、掩蔽所内暴露，仅能部分保护产品免受气候直接影响。

自然环境试验可在静止状态下进行，也可以在定期运行或满负荷状态下进行，视试验的要求而定。通过自然环境试验，可以获得产品在自然环境条件下电参数的变化规律、失效情况、失效水平和失效原因，还可以了解产品制造过程中材料、工艺、涂复层等性能的稳定性和防护能力。自然环境试验可以为研究人工模拟试验方法及其转换关系提供数据资料，还可以用来验证试验的有效性。

自然环境试验也存在许多不足之处，表现在：①试验条件不能控制，每年同一季节的气候及其他因素总有不同程度的变化，因而在一定的程度上影响了试验的再现性。②试验周期长，有时跟不上产品的发展。可见，自然环境试验有其局限性。

2. 人工模拟试验

电子电工产品在运输、储存、使用过程中所经受的环境条件是多种多样、错综复杂的。按对影响产品环境因素可分为：

① 气候条件：高低温、湿度、气压、风、雨、冰霜等；

② 机械条件：冲击、震动、摇摆、噪声、恒加速度等；

③ 生物条件：霉菌、有害动物、海洋生物等；

④ 辐射条件：太阳辐射、电磁辐射、核辐射等；

⑤ 化学活性物质：硫化氢、二氧化硫、盐雾等；

⑥ 机械活性物质：沙粒、尘等。

人工模拟试验就是将上述环境因素在实验室内重现出来。然而，这不是一件简单的事情，特别是上述这些因素对产品的作用往往不是单一的，而经常是多种环境因素同时作用在产品上。例如，在湿热带地区，高温、高湿、霉菌是同时并存而起作用的。又如机载电子设备在高空受到低温、低压、震动的综合作用。

人工模拟实验的方法有两种：①重现现场的环境条件；②重现环境现场的影响。前者指实验室的环境条件及其变化和现场一样，后者指实验室人工模拟试验的结果与现场环境条件对产品影响的结果等效。由于重现环境条件在技术、经费、时间上通常存在一些问题，有时甚至无这种必要，所以，当前大多数人工模拟试验都采用重现现场环境的影响，即根据影响模拟的原理来制定试验方法。

目前按上述方法制定的人工模拟试验方法有：

（1）单因素试验

单因素试验是指一次试验中只有一个环境因素作用在样品上。这种试验易于模拟，试验设备简单，试验费用低，应用广泛。目前有高温试验、低温试验、温度变化试验、湿热试验、低气压试验、太阳辐射试验、盐雾试验、霉菌试验、二氧化硫试验、硫化氢试验、浸水试验、淋雨试验、沙尘试验、冲击试验、碰撞试验、倾跌与翻倒试验、跌落试验、弹跳试验、正弦振动试验、随机振动试验、地震试验、声振试验、摇摆试验、恒加速度试验和运输试验等。

（2）综合试验

综合试验是指两个或两个以上的环境因素同时作用在样品上。这种试验比较复杂，试验费用高，但模拟真实，不少在单因素条件作用下不易暴露的缺陷，在综和试验中便暴露出来。这种试验目前有高低温/低压试验、低温/震动试验、高温/震动试验和震动/温度循环/潮湿试验等。

（3）组合试验

组合试验是指两个或两个以上的环境因素按一定的规律组合后依次作用在样品上。这种试验要明确规定两个相邻环境因素之间的间隔时间，因为它对试验结果有显著的影响。目前，这种试验有温度、湿度、气压试验等。

人工模拟试验与自然暴露试验相比，可以加速和强化试验，因此节省时间，而且不受季节的影响，随时都可以进行，试验参数易控制，再现性好。所谓再现性是指用一种方法，对相同的样品在不同条件下（指不同的操作者、设备、实验室）得到的各项试验结果是一样的。不足之处是当条件和试验程序选择不当时，会使试验失真，以致得出错误的结论。所以，人工模拟试验的有效性取决于选择的试验条件和方法、试验技术、试验结果的分析。

3. 现场使用试验

现场使用试验是指将产品放在实际使用条件下进行考核。产品在现场使用期间，受到各种环境因素的综合作用，所以比单一或组合试验更能暴露产品存在的问题。可见，现场使用试验的结果是真实的，也是最有说服力的。现场使用试验可以验证人工模拟试验，许多产品在人工模拟试验中没有暴露出来的缺陷，通常在现场使用试验中暴露出来。但现场使用试验存在着周期长、数据反馈慢等不足，一般情况下只有军品级这类可靠性要求高的产品才能进行现场使用试验。