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GB/T2421測試標(biāo)準(zhǔn) | 一站式環(huán)境應(yīng)力篩選解決方案
深度解讀GB/T2421-2020：單一環(huán)境參數(shù)對電子元件的主要影響
導(dǎo)語：GB/T2421-2020《電工電子產(chǎn)品環(huán)境試驗概述和指南》是電工電子產(chǎn)品環(huán)境試驗領(lǐng)域的基礎(chǔ)性標(biāo)準(zhǔn)。該標(biāo)準(zhǔn)旨在為評估各種環(huán)境因素對電工電子產(chǎn)品的影響提供通用的要求和指導(dǎo)。需要指出的是盡管GB/T2421起初是為電工電子產(chǎn)品制定的，但其標(biāo)明的環(huán)境試驗方法同樣適用于其他工業(yè)產(chǎn)品。
環(huán)境條件或者環(huán)境試驗包括了產(chǎn)品所承受的自然環(huán)境條件和人工環(huán)境條件，以評價產(chǎn)品在實際貯存、運(yùn)輸、安裝和使用過程中的性能。本文將基于GB/T2421-2020，深入探討單一環(huán)境參數(shù)對電子元件的主要影響。
環(huán)境因素對電子元件壽命的影響及重要性占比
常見的環(huán)境應(yīng)力主要包括高低溫試驗箱">溫度、恒溫恒濕試驗箱">濕度、沙塵、鹽霧、陽光輻射、氣壓等。不同的環(huán)境應(yīng)力對產(chǎn)品失效的影響是不一樣的，可以通過下圖看下環(huán)境應(yīng)力與失效的比例關(guān)系。
1.溫度：溫度是影響電子元件壽命的關(guān)鍵因素之一。過高或過低的溫度都會加速電子元件的老化過程，導(dǎo)致性能下降甚至失效。在環(huán)境試驗中，溫度的重要性占比通常較高。
2.濕度：濕度對電子元件的影響主要體現(xiàn)在吸濕和腐蝕方面。高濕度環(huán)境會加速電子元件的吸濕過程，導(dǎo)致電性能下降和機(jī)械部件生銹。濕度的重要性占比也相對較高。
3.振動和沖擊：振動和沖擊會導(dǎo)致電子元件的機(jī)械損傷和接觸不良，影響其穩(wěn)定性和可靠性。在運(yùn)輸和使用過程中，振動和沖擊是常見的應(yīng)力類型，其重要性占比不容忽視。
4.氣壓和輻射：氣壓變化和輻射對電子元件的影響相對較小，但在特定應(yīng)用場景下仍需考慮。
單一環(huán)境參數(shù)對電子元件的主要影響及典型失效結(jié)果
試驗參數(shù) | 主要影響 | 典型失效結(jié)果 |
高溫 | 熱老化：氧化、開裂和化學(xué)反應(yīng)；軟化；融化；升華；黏度降低；蒸發(fā)；膨脹 | 絕緣失效，機(jī)械故障，機(jī)械應(yīng)力增加，由于膨脹或潤滑劑性能損失導(dǎo)致運(yùn)動部件的磨損增加 |
低溫 | 脆化；結(jié)冰；黏度增大和固化；機(jī)械強(qiáng)度的降低；物理性收縮 | 絕緣失效，開裂，機(jī)械故障，由于收縮或潤滑劑性能損失導(dǎo)致運(yùn)動部件的磨損增加，密封和密封片的失效 |
高相對濕度 | 潮氣吸收或吸附；膨脹；機(jī)械強(qiáng)度降低；化學(xué)反應(yīng)；腐蝕；電蝕；絕緣體的導(dǎo)電率增加 | 物理性損壞，絕緣失效，機(jī)械故障 |
低相對濕度 | 干燥；脆化；機(jī)械強(qiáng)度降低；收縮；動觸點間的磨損增大 | 機(jī)械故障，開裂 |
高氣壓 | 壓縮變形 | 機(jī)械故障，泄漏(密封損壞) |
低氣壓 | 膨脹；空氣的電氣強(qiáng)度降低；電暈和臭氧的形成；冷卻速度降低 | 機(jī)械故障，泄漏(密封失效),閃絡(luò)，過熱 |
太陽輻射 | 化學(xué)物理和光化學(xué)的反應(yīng)；表面劣化；脆化；變色產(chǎn)生臭氧；加熱；不均勻加熱和機(jī)械應(yīng)力 | 絕緣損壞，參見“高溫” |
沙塵 | 磨損和侵蝕；卡住和阻塞；導(dǎo)熱性減低；靜電效應(yīng) | 磨損增加，電氣故障，機(jī)械故障，過熱 |
腐蝕氣體 | 化學(xué)反應(yīng)；腐蝕和電蝕；表面劣化；電導(dǎo)率增加； | 磨損增加，機(jī)械故障，電氣故障 |
風(fēng) | 施力；疲勞；材料沉積；阻塞；沖蝕；誘導(dǎo)振動 | 結(jié)構(gòu)倒塌，機(jī)械故障，參見“沙塵”和“腐蝕氣體” |
雨 | 吸水率；溫度沖擊；沖蝕和腐蝕 | 電氣故障，開裂，泄漏，表面劣化 |
冰雹 | 沖蝕；溫度沖擊；機(jī)械形變 | 結(jié)構(gòu)倒塌，表面損傷 |
降雪或結(jié)冰 | 機(jī)械負(fù)荷；吸水率；溫度沖擊 | 結(jié)構(gòu)倒塌，參見“雨” |
快速溫度變化 | 溫度沖擊；局部加熱 | 機(jī)械故障，開裂，密封失效，泄漏 |
臭氧 | 快速氧化；催化(特別是橡膠);空氣的電氣強(qiáng)度降低 | 電氣故障；機(jī)械故障，細(xì)裂紋，開裂 |
穩(wěn)態(tài)加速度；振動；碰撞或沖擊 | 機(jī)械應(yīng)力；疲勞；共振 | 機(jī)械故障，運(yùn)動部件磨損增加，結(jié)構(gòu)倒塌 |
結(jié)語
GB/T2421-2020為電工電子產(chǎn)品環(huán)境試驗提供了專業(yè)的指導(dǎo)和規(guī)范。通過深入了解單一環(huán)境參數(shù)對電子元件的主要影響及其典型失效結(jié)果，我們可以更加準(zhǔn)確地評估產(chǎn)品在實際應(yīng)用中的環(huán)境適應(yīng)性和可靠性。在未來的產(chǎn)品研發(fā)和生產(chǎn)過程中，我們應(yīng)充分考慮環(huán)境因素對產(chǎn)品的影響，采取有效措施提高產(chǎn)品的環(huán)境適應(yīng)能力，從而延長產(chǎn)品的使用壽命和市場競爭力。
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