GB T 11279-1989 电子元器件环境试验使用导则.pdf
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1、1 引盲中华人民共和国国家标准电子元器件环境试验使用导则Guide to the application to environmental tests to electro皿lecomponents GB 11279-89 所有制造厂在将产品送至用户之前,产品的生产者都要经过试验来确定其产品的性能。如果在已知使用条件下为一台仪器或机器编制一个预定满足特定目的的试验方案,看来是比较容易的e但对组成上述设备的部件,情况就不同了,它们可能经受到不同于该设备的环境条件。这种困难的增加是由下述事实引起的,大多数情况下,这些部件是成批生产的由于成本价格的原因,应尽可能地大量生产这些部件虽然在某些工业中,这
2、些部件总是用来组成组件或分组件(例如内燃机辅头销,然而,它可能遇到的使用条件会很不相同,况且这些条件厂家是未知的。对于电子元器件来说,更是如此,种给定设计,型号和电容量的电容器,不同的厂家可用于生产无线电设备或电视机、加热控制系统、家用器具、玩具、程控机床、计算机、测量仪器等等。因此,生产厂很难针对不同用户的各种要求对其产品进行试验,这不是由于技术立的原因而主要是由此引起的昂贵价格。然而,在非常有限的几种情况下空间用途、海底通讯、核电站,上述价格仍然是可以接受的,但这仅仅是所提供的一般规则的一个特例一般规则概括如下,选择代表元器件所经受的不同应力的包络线,使元器件经受规定的试验。环境试验的目的
3、是用尽可能短的时间再现与实际环境产生的相同影响。施加能加速性能退化过程的应力模拟元器件的寿命这些试验在元器件上产生的性能变化应尽可能地接近元器件寿命期间观测到的影响。用下述方法之一可以获得上述结果aa. 对元椿件施加的应力比元器件安装在分组件或设备上实际遇到的那些应力大很多。但是,应慎重地限制这些应力,以避免涉及到物理和化学现象的基本变化。例如255的低温试验以确保可移动机械部件在40仍能自由移动。或b. 通过连续施加接近于实际遇到的应力,但频数比元器件固定在分组件或设备上实际遇到的频数高很多,例如z湿热循环试验,以2555和相对湿度95%,连续重复6次回或c. 按预先规定的合乎逻辑的顺序用程
4、序a和b的组合方法,例如s湿热循环之后,立刻l将无器件放在温度很低的试验箱内,当元器件温度恢复到室温时,然后再进行湿热循环这些考虑的事项表明z适用于电子元器件的试险导则不同于现行作法。其目的是在稍微比产品必需工作的环境条件严酷的情况下,确定产品的性能是令人满意的,以便确保生产者和用户可以具有合适的室主金量二中华人民共和国机械电子部198903-04批准1990 01 01实施GB 11279-89 电子元器件的生产者将元器件置于n维参量雪间,这些参量是高温、湿热、低温、振动、密封等等。在这个空间内进行试验,以确保产品性能在固定的极限之内。元器件的使用者也许不要求所有的n个参量,但是,在大多数情
5、况下,即使不要求所有n个参量,也不一定能降低元器件的成本。2 主题内容与适用范围这个导则对编写元器件规范的人员,进行环境试验的人员,尤其是元器件的使用者提供帮助,以帮助他们充分理解在元器件详细规范中选择试验的主要理由该导则并不是详尽的,它仅收集了一些主要的问题,这些问题在工业实践中是经常遇到的,并力图提供尽可能多的解答和正当理由这里并未涉及与物理现象有关的理论研究。3 常规试验分类及其目的3. 1 按应力传递介质分类a. 气候试验,在这些试验中借助流体般为空气将施加的应力传递到浸于流体中的试验样品。例如z湿热试验b. 机械试验,在这些试验中,通过固体的运动将应力传递到试验样品自例如z正弦振动试
6、验。很清楚有些试验虽然习惯上是作为环境试验的一部分,但很难分为这一个或那一个试验范畴例如B可:焊性试验、密封试验这样分类对元器件的使用者,或规范编写者或元器件的生产者意义不大元器件的使用者希望用规定的试验确定要求的产品质量a元器件的生产者力图在尽可能好的条件下,确定产品经受这些应力的能力以及产品的质量和一致性。3. 2 按用途分类为了满足以上条款的需要,根据这些试验的用途可分为za. 模拟试验,试图再现实际中运输、搬运、装配等遇到的那些应力的影响而不是应力本身从试验样品的失效分析中获得的物理参数确定一种试验,该物理参数应尽可能容易和可靠地测得温度、湿度、加速度、频率等等,以使用尽可能好的重现性
7、和再现性产生相同的失效。b. 固有强度试验,规定应力的物理参数值和自然界出现的那些应力值是不成比例的例如z几万个品的加速度h一般地说,这些是短期的试验,目的是使元器件经受到非常高的应力值,或者在给定环境中大大加速故障的出现,或在最易引起损伤的要害部位对试验样品进行试验,而且不能通过直接和一般的方法施加应力,这种暴露通常紧接着检查是否有最后失效(例如冲击,接端强度试验 耐抗极端应力的试验,这种应力出现的可能性很小,但可能引起灾难性的后果并引起全部失效,这通常与阔的概念有关例如低气压)d. 适用于装配的试验(例如z可焊性e. 损伤与漂移试验,至少定性看,经过比较短的试验时间后应产生与元器件在实际寿
8、命期间观察到的相同的影响例如z高温耐久性试验。然而,其加速因子是难以确定的。3.3 根据应力的特性分类规定应力本身的特性可能导致另种试验分类,另外,将会使规范的编写者能较好地判明,从期望预防的失效性质来看,是杏真的需要规定一种试验也许是昂贵的如果需要,那么选择的试验是否最适合于所考虑的情况a如果首先考虑下面的指南,环境试验的选择将变得更为方便sa. 查明用来模拟一定影响的应力是自然环境应力还是人工环境应力GB 112 7 9 89 如果是自然环境应力,影响是由不可避免的原因造成的,对试验样品引起的影响通过试验可以获得。该试验具有规定的物理参数,这些参数应尽可能地接近已知的自然环境参数。如果是人
9、工模拟环境应力,我们试图用试验来确定试验样品的性能该试验具有规定的参数值。其参数值与试验样品可能经受的同类应力值没有什么明显关系b. 选定一种应力之后,必需确保规定的试验和严酷等级,实际上是最适合于所考虑的情况。c. 如果要确定使用的极限条件,同时应看到以下事实,即通常实际上不可能同时达到全部的极限条件。最好从步进应力开始。d. 力求客观地确定应力出现的频数,因其对过大的试验样品具有严重的危险性,在试验过程中试验样品要经受一不常见的应力时,应尽快估计其危险性。e. 如果不能采用标准化的严酷等级,应得到建议采用严酷等级的试验再现性的书面证据f. 问题是是否有一个较简单和较好的己知试验,且该试验是
10、适用的,预期的试验结果更容易与从其他试验样品得出的结果相比较在上文中,也需要考虑到试验的成本问题,并确定是与期望结果相称。4试验的质量4. 1 与实际使用的相互关系即使不是模拟实际工作条件,个试验也应能得到类似于实际使用中遇到的影响。例如涉及腐蚀现象的试验(盐雾、工业腐蚀不应产生不同于实际观察到的产品腐蚀情况。4.2 重现性(ISO3534) 在相同的条件下(相同的操作人员,相同的试验设备,相同的试验室和相同的持续时间,用相同的试验方法对相同试验样品,获得的各个结果应接近致4.3 再现性(ISO3534) 在不同的条件下不同的操作人员,不同的试验设备,不同的试验室和或不同的次数,用相同的试验方
11、法对相同试验样品,获得的各个结果接近致e4-4 简单明了的描述试验的描述应是简单的,也就是说,根据规定很容易确定物理参数,对精通试验设备生产技术的不同生产厂,可以各自地制造设备其设备对于相同的试验样品能获得相同的结果。有些例外的情况,某些试验不能根据物理参数确定,而仅对给定的设备才是可行的,只有当某些物理参数定量化具有困难可焊性、具有低浓度腐蚀气体的腐蚀试验等等时,才会遇到这种情况。4. 5 试验的简明性及其说明试验的实施最好不需要高技术的能手,并可以把试验交给具有一定知识的试验人员,而不会产生可能影响再现性和判断的错误。4.6 试验设备的质量当试验持续时间很长时,试验设备必须能使试验规定的物
12、理参数保持恒定,且与外部变化无关(尤其是气候变化、电源变化“斗。5 严酷等级5. 1 概述由选择的条件施加的应力类别、数值和持续时间或重复频率和验收判据元器件特征参量允许的极限性质构成试验的严酷等级,因为,潜在故障的暴露既来自引起性能退化的应力幅值(试验严酷等级又来自观测性能退化的宽严度(测到退化开始,这两个方面是相互联系的。这种选择应留给规范的编写者,特别是必须寻求使标准和具体情况兼顾的严酷等级。如果提出的方案是常规的,那么决不可任意地进行选择,而必须对元器件和下述的般考虑事项有GB 112 7 9 89 很好的了解。在实际环境中,一些应力具有定强度且连续地出现,但强度在时间周期内变化(例如
13、z温度),其他一些应力仅有时出现例如:淋雨、冲击)。大部分应力是单独出现的,但一些应力是相互联系的(例如s温度和相对湿度。5. 2应力的影响根据元器件的种类,种应力对元器件可能有影响,也可能没有影响或没有确定的影响,因为在应力作用下后一种情况是由在材料中出现物理一化学过程引起的。当应力同时出现时,大多数应力独立起作用,一些应力可能以自身的作用引起增大,或通过应力的协同直气例如z低温和振动对某些塑料制品过程可产生不同性质的影响。同样地,如果一些应力相继地出现,当第一个应力在第二个应力作用过程中例如z在多孔材料情况下,暴露到湿热试验后立刻暴露到低温试验中起作用时,一些应力可能引起特殊地变化过程。应
14、力的影响作为强度的函数或应力变化率的远数,以及作为暴露持续时间的函数定量地变化,但有时在某些物理化学过程中也随阁值存在的事实定性地变化例如z弹性极限阔元器件寿命期间所预知的环境条件是应力的出现、消失、强度变化的非常复杂的结合。在元器件寿命中的不同阶段贮存、运输、组装、安装、使用和最后停止使用)其环境条件明显地不同。多数应力的影响基本上是可逆的和暂时的,而某些极端应力可引起迅速的完全失效。当其他一些应力产生小的累积影响时,只要应力经常出现且时间足够长时,元器件将会产生称为“损伤或漂移”的明显变化注1)“协同”可定义如下如果原因A产生影响Ea,以及原因B严生影响Eb,当原因A租B同时作用时,它们的
15、协同将产生一个不同于Ea+Eb的影响5. 3 与试验类型有关的选择示例对于“抗御性”试验见第3.2条选择的严酷等级应为最坏情况下的严酷等级。因为这种最坏的情况不会经常出现而且在元器件实际寿命中作用时间不长,所以,相应的试验持续时间也很短。适用于组件的试验是在不利条件下进行的例如可焊性中的焊槽法,试验规定一个短的畏渍时间和一个较实际使用条件低的温度在这个例子中,使用的焊剂也应归入“严酷等级”概念中具有活性焊剂的试验是不严酷的耐久性试验由连续暴露,或连续地反复暴露组成,目的是将元器暴露到可能引起元器件损伤或漂移的条件中。通常采用分析子段以辨别各种原因,施加可能导致可预知影响的各种应力在各个试验中,
16、一次施加一种应力。应力强度和试验持续时间的选择应能得到相同类型的影响,但比元器件实际使用中的影响出现得更快,影响的大小能与设定的极限精确地比较。试验期间出现的某些故障与制造故障有关系时,用调查结构特性或借助“固有强度”试验(见第3.2 条完成试验或代替试验,从经济的观点考虑是有意义的a例如z就水汽经密封衬圈进入金属封装元器件来说,可用氮气密封试验来代替湿热试验,然而,这种试验对试验技术来说是特殊的,必须能认识到该技术发展时这种试验可能是没有意义的。例如200X10 ms严酷等级的稳态加速度试验对检查半导体内金引线的焊接点是非常有用的当用铝代替金时铝的密度为金的1/7)这种严酷等级的有效性将小得
17、多。当怀疑某些缺陷由协同过程引起或由连续作用的综合影响引起时,分别需要进行组合或综合试验。上述情况总是与某种技术有着紧密的关系,因此这些试验未得到证明时不能规定。5.4 持续时间的影响试验的持续时间显然应小于实际使用的时间短持续时间的任务的特殊情况除外。得到时间上的缩短,一方面由下述事实,即实际寿命中所遇到的应力,仅在部分时间内出现例如z夏季白天的温暖期间,而在试验中应力是连续的另方面退化过程的特征维持不变,其变化率往往随应力的增加而增加例如z扩散率随温度而增加,因此试验是“加速”的。选择符合“加速试验”的严GB 11279-89 酷等级之前确保退化过程中特征维持不变是必不可少的a在大多数情况
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