电子产品在储存、运输和使用过程中,经常受到周围环境的各种有害影响,如影响电子产品的工作性能、使用可靠性和寿命等。影响电子产品的环境因素有:温度、湿度、大气压力、太阳辐射、雨、风、冰雪、灰尘和沙尘、盐雾、腐蚀性气体、霉菌、昆虫及其他有害动物、振动、冲击、地震、碰撞、离心加速度、声振、摇摆、电磁干扰及雷电等。
对环境因素的研究主要解决两个基本问题:①如何取得这些环境因素的客观数据;②如何处理这些数据。客观环境因素的数据通常可以部分地从气象环境保护部门取得,但更多的必须通过实测获得。要使实测数据既具有可靠性又有典型性,除需要有完善的调查测试方案外,还必须有能连续、快速和多点记录的仪器。所取得的客观环境数据,如有足够长的记录时间,则可按出现频率进行统计分析。对于要求特别可靠的产品可取客观环境数据的极值,甚至是统计推断的极值,以保证产品在使用中万无一失。对于要求可靠性高的产品,可取客观环境数据出现概率为 1%的数值。对于一般要求的产品,可取客观环境出现概率为 5%,甚至为10%的数值。如客观环境数据记录时间不够长,就要运用数理统计知识对其进行处理。例如,小气候实测调查资料可用相关法延长而推算出历史上可能有的数据;又如,机械振动实测调查资料,可采用包络线法、功率频谱分析法或用时间序列建模法,推算各种概率数值的可能性,然后根据产品的可靠性要求程度取所需的数据。
气候环境条件通常所用的试验严酷度等级是:①温度(℃):-80、-65、-55、-40、-25、-15、-5、 5、 15、 20、 25、 30、 40、 55、 60、 70、 85、 100、 125、 155、 200;②温度变化速率 (℃/分):0.1、0.5、1、3、5,温度变化速率(℃/秒):1、5;③相对湿度(%):10、50、75、90;④压力(毫巴):300000、50000、10000、5000、2000、1300、1060、840、700、530、300、200;⑤压力变化速率(毫巴/秒):1、10;⑥周围介质(水、空气等)与产品的相对移动速度(米/秒):0.5、1、3、5、10、30、50;⑦降雨(毫米/秒):0.3、1、2、3、6、15。
生物环境条件包括霉菌、昆虫和动物等。
① 霉菌:对电子产品危害最大的菌种有黄曲霉、黑曲霉、土曲霉、出芽茁霉、宛氏拟青霉、绳状青霉、赭色青霉、光孢短柄帚霉、绿色木霉、杂曲霉、球毛壳霉等。这些霉菌最适宜的发芽温度为20~30℃,相应的相对湿度为80%~90%。
② 昆虫:对电子产品危害最大的昆虫有白蚁、蠹虫、木蜂、蟑螂等,在热带地区尤为严重。
③ 动物:对电子产品危害最大的动物有鼠、蛇、鸟等,在热带地区尤为严重。
机械活性物质环境条件在热沙漠区、砂质海滨区、和干旱内陆区都会发生吹砂现象。在通常情况下,砂粒直径为 0.01~0.1毫米,在砂质荒漠区砂粒平均直径为0.18~0.30毫米。吹尘主要发生在工业烟灰区和干旱风区。灰尘的平均直径在0.0001~0.01毫米间,在多灰尘的极端情况下,浓度可达6×10-9克/厘米3。吹砂和吹尘现象多数出现在气温高、相对湿度小的天气条件下。通常用的试验严酷度等级为:①砂 (克/厘米3):0.01、0.03、0.1、0.3、1、3、10;②尘(毫克/米2·时):1、3、10、30。 化学活性物质环境条件 ①盐雾:空气中悬浮的氯化物液体微粒称为盐雾。盐雾可随风从海上深入到沿海30~50公里处。在船只和海岛上的沉降量每天可达 5毫升/厘米2以上。试验常用的严酷度等级(毫升/厘米2·时)为:1、3、5、10。②臭氧:臭氧对电子产品有危害作用,其常用的试验严酷度等级(毫克/米3)为:0.01、0.03、0.1、0.3、1、3、10、30。③二氧化硫,硫化氢,氨、氮和氧化物:在化学工业部门,包括矿井、化肥、医药、橡胶等的生产场所,空气中含有许多腐蚀性气体,其主要成分是二氧化硫,硫化氢、氨、氮的氧化物等。这些物质在潮湿的条件下可形成酸性、碱性气体,损坏各类电子产品。试验常用的严酷度等级 (毫克/米3)为0.01、0.03、0.1、0.3、1、3、10、30、100、300。 机械环境条件 ①跌落:电子产品在使用、运输过程中都会因不慎而跌落。通常试验用的严酷度等级(米)为0.025、0.050、0.1、0.25、0.5、10、2.5、5.0、10.0。②摇摆:电子产品在装船使用和运输过程中,要承受船只的摇摆运动。通常试验用的严酷度等级(度/6秒)为±5、±10、±25、45。③恒加速度:电子产品在使用和运输中会经受恒加速度力。通常用的试验严酷度等级(米/秒2)为:20、50、100、200、500、1000。④振动:实际的振动条件比较复杂,可能是简单的正弦振动,也可能是复杂的随机振动,甚至可能是正弦振动叠加随机振动。⑤冲击和碰撞:电子产品在运输和使用过程中常会因冲撞而受损。⑥噪声:在织布车间、大型汽轮发电机车间、船舶主机舱等高噪声场所,噪声可达90~100分贝。喷气发动机工作和火箭发射时,噪声可达140~160分贝。常用的试验严酷度等级(分贝)为140、160。 电子产品环境条件
电气环境条件①雷电:湿热带地区雷暴频繁,如印尼爪哇的茂物市年雷暴日(即出现闻雷声或雷雨现象的天数)达 322天。雷电产生的雷电脉冲波形如图。图中T1、T2时间确定的原则是:与明线连接的电子设备,宜用T1=4微秒,T2=300微秒的波形进行试验;与电缆连接的电子设备,宜用T1=10微秒,T2=700微秒;与钢轨或类似传导体连接的电子设备,宜用T1=10微秒,T2=200微秒;模拟对直击雷产生的反击宜用T1=1.2微秒,T2=50微秒。试验时,常用的电压等级(千伏)为:1.5、4、5、6.5。②电气设备的电磁场和机动车辆点火系统产生的电磁场,在距干扰源10米处测得40~1000兆赫频率范围为40分贝(微伏/米)。带电机的电器产生的干扰电压在 0.15~30兆赫范围为66分贝(微伏);在30~300兆赫范围为55分贝(微伏)。当电机功率加大时,干扰电压也将随之增大。高频设备产生的电磁场,在距干扰源 100米处测得的0.15~1000兆赫范围的场强为34~54分贝(微伏/米)。