環境試驗過程中產品防護的幾點要點探討

程建，劉鈺，蔡平，徐豪，次永偉，張毅，陸晨

（上海航天設備制造總廠，上海 200245）

環境試驗過程中產品防護的幾點要點探討

程建，劉鈺，蔡平，徐豪，次永偉，張毅，陸晨

（上海航天設備制造總廠，上海 200245）

環境試驗作為考核產品相關性能的技術手段，保護產品自身的安全性則需要試驗室付出更多的努力。本文主要從三個方面對產品防護進行了論述，分別為：試驗過程品質防護、產品試驗階段多余物防控和產品靜電防護的三大論塊。分別論述了相關論塊對產品的危害，并提出了一些試驗過程的防護建議。

環境試驗；過程；產品；防護；多余物；防靜電

引言

環境試驗作為服務型技術行業，主要任務為為客戶考核產品性能。試驗室無樣品，均來自于試驗委托方。而對于樣品的安全性考慮，如何在保護樣品安全性的考量下，盡可能將全部設定考核施加在產品上，達到最理想的試驗效果，這就要求試驗室有一系列的安全保障措施保護試驗樣品的安全性，節省客戶的研制驗證經費。

1 環境試驗

環境試驗是為了考核產品在規定時間內，規定環境因素下，完成規定功能的一項可靠性評價活動。環境試驗分為現場環境試驗、自然環境試驗和人工模擬環境試驗。現如今試驗室多采用的是人工模擬環境試驗。通過環境模擬試驗設備，將產品放置在施加了相應應力（溫度、濕度、真空度、加速度、頻率等）的設備上，模擬器在實際工作、貯存或運輸的環境條件，考核其在相應應力下是否達到了研發、設計、制造和使用過程中的預期質量目標。現環境試驗技術廣泛運用在電子、航空航天、軍工制造、石油化工、醫學醫療和科研高校等各領域，是推動整個制造行業能力的重要手段。

2 產品防護

產品防護是為了在進行環境試驗過程中，對于產品的安全性與固有質量進行保護的各項措施。產品防護是產品的組成的一部分，貫穿于整個采購、生產、標識、搬運、包裝、試驗、貯存和使用過程。環境試驗過程中的產品防護主要包括產品過程品質防控、產品多余物防控與產品靜電防控這三個方面。

2．1 產品試驗過程品質防護

產品進行環境試驗時，在既定的應力下進行能力考核。試驗過程中應監控設備應力施加狀態以及產品試驗狀態。在出現任何一項非預期狀態時，試驗人員應立即作出相應反饋，保護受試產品進一步被損壞。過程監控要求人員能及時發現試驗異常信息，并盡早采取措施，盡量避免過實驗對產品帶來的無法挽回的損傷。

2.1.1 設備應力變化導致欠試驗中斷

如試驗設備故障導致的設備設備停止或無法達到試驗所需應力（如設備斷電、設備低溫不制冷、設備風機不工作等）發生了以外的試驗中斷、導致試驗條件低于規定值，并超出了允差（如溫度低于試驗允差下限、試驗保持時間未滿足等），如中斷時間小于30 min，則應將產品重新穩定在試驗條件下，從試驗中斷點重新開始試驗嗎，并從超出允差的時刻起繼續試驗。如果中斷時間大于30 min，則需根據產品特性給出以下建議：

1）如為高溫與低溫試驗，則確定產品無故障試驗最低時間周期，滿周期數可累積周期時間。如不滿足則需試驗重新進行。

2）如為溫度循環試驗，則確定產品無故障試驗最低時間周期，滿周期數可累積周期循環數，從上一可累積循環開始進行試驗。如不滿足則需試驗重新進行循環試驗。

2.1.2 設備應力變化導致過試驗中斷

如試驗設備故障導致設備應力望大無法控制的，導致試驗條件高于規定值（超出了允差上限值，如試驗溫度超上限、溫度速率超上限、振動頻率超上限等），設備應立即關閉。需通知委托試驗方，進行產品相關的性能測試。除可證明產品性能未受該過試驗影響，否則應更換試驗產品重新試驗。如產品未損壞繼續試驗，則應從超出允差的時刻起繼續試驗。

2.1.3 產品受試狀態改變

產品受試狀態改變指產品在試驗過程中，產品試驗前狀態在試驗中進行了改變（如產品連接電纜線脫落、產品控制傳感器脫落、產品工裝連接損壞、樣品架坍塌等），如繼續進行試驗會對產品的安全性造成潛在影響，此時應立即停止試驗。并及時通知委托方，根據相關試驗大綱進行防護處理。

2．2 產品試驗階段多余物防護

2.2.1 多余物

根據 QJ 2850-96 《航天產品多余物預防和控制》多余物的定義為：產品中存在的由外部進入或內部產生的與產品規定狀態無關的一切物質。

多余物的種類有很多，一般分為金屬多余物、非金屬多余物，其他多余物。金屬多余物多為金屬碎屑、螺釘、焊渣等。非金屬多余物多為膠帶、紙張、泡沫等。其它多余物主要包括塵埃、毛發等生物化學多余物。環境試驗過程中多余物主要來源于現場環境與試驗過程產生。一般環境試驗現場要求相對潔凈，非防靜電生產現場一般溫濕度控制在15～35 ℃，20～80 %，對于顆粒度等級一般不超過百萬級。

2.2.2多余物的危害

多余物的產生對于產品的質量有著極其嚴重的危害。它不僅影響這產品生產的效率，也直接影響到產品的使用可靠性。在不同領域可能對于多余物的觀念有所不同，尤其在軍工行業，在其高可靠性要求（一次成功）下，多余物防控在軍工領域顯得尤為重要。

多余物會導致元器件失效、影響產品達不到設計的預期目標，從而發展到影響整個系統正常工作，導致任務的失敗。如某型號單板金屬多余物導致引腳擊穿、某型號閥門多余物導致閥門無法正常關閉、某型號毛發多余物導致發動機提前關機等等時間。由于多余物導致的故障有較強的偶發性與隨機性，故障前無法預測，事后很難被確認，失敗的損失巨大且不可逆，因此必須嚴格控制多余物的產生。此節主要梳理了環境試驗工序中，易被忽視卻容易產生多余物的環節，并加以防范控制，確保環境試驗過程的高質量生產。

2.2.3 多余物防控

1）試驗設備清理

試驗前與試驗結束后應對試驗設備進行清理，擦拭。對于設備底部與樣品架清理結束應目視是否有多余物的殘留（尤其金屬多余物）。禁止試驗箱內不清潔的情況下進行試驗，對產品安全性帶來極大隱患。

2）試驗樣品處理

試驗前應仔細檢查來樣產品。由于試驗設備對應各種產品，對于潔凈度的要求不盡相同。樣品不清潔將會直接污染試驗設備，散落的多余物會隨氣流進入設備內部（如風道、蒸發器、螺孔孔位）等，累積附著，在進行下一樣品試驗時，隨氣流振動帶出，將會污染下一樣品。

3）試驗場地環境處理

試驗場地需清潔，避免揚塵。空氣中的灰塵頭發等會累積在產品表面或隨氣流進行樣品內部造成試驗產品的失靈。如電路板的積灰會導致相關元器件失靈、顆粒進行閥門內部導致無法閉合等等。

2．3 產品靜電防護

2.3.1 靜電防護

靜電防護，是一種措施，為防止靜電積累所引起的人身電機、火災、爆炸、電子器件失效和損壞，以及對生產的不良影響而采取的防范措施。其防范原則主要是抑制靜電的產生，加速靜電泄露，進行靜電中和等。

2.3.2 靜電危害

靜電在我們日常生活中可以說是無處不在，人們的四周包括我們自身都帶有這大量的電壓，幾千伏甚至幾萬伏，平時可能體會不到，在干燥的環境下，人走在化纖的地毯上可產生35 000 V的電壓，閱讀過程翻閱書籍可達7 000 V。長期的電壓堆積得不到釋放，一旦形成路徑，將會形成快速的電子遷移形成電流。如通過的電阻很小，則泄放電流會很大，而許多電路元器件設計的導通電流僅為毫安或者微安級別，很多元器件會被瞬間擊穿損壞。

靜電放電對于電子產品來說造成的損害有兩種：突發性損傷與潛在性損傷。突發性損傷為即時行，可通過相關檢測手段進行篩別，所增加的僅為企業的返修成本，是在產品出廠前可排除的。而潛在性損傷無法通過技術手段進行甄別，由于元器件功能未損傷，產品在測試過程中無法排除相關功能的不穩定，這種不穩定因素會隨著產品工作過程中不定期的爆發，造成后期無法彌補的損失。據統計，兩種損傷中，潛在性損傷占比達90 %，因此做好靜電防護工程是產品防護工程學的重要組成。

2.3.3 環境試驗ESD靜電防護措施

環境試驗如接觸靜電敏感（ESD）產品，則需建立相應的靜電防護體系，并提出相應的靜電防護要求。

1）操作靜電敏感產品人員應正確穿戴防靜電衣、鞋、帽。所用防靜電布料應為井字形網格布。防靜電衣服應穿戴在最外側，袖口與手腕皮膚接觸，鞋套應將繩帶緊貼腳踝皮膚，頭發應塞進帽子內。

2）操作靜電敏感產品時應將產品擺放在防靜電工作臺上，防靜電工作臺接地可靠合格。操作人員對產品操作時（如拿出、擺放、連接電纜、黏貼傳感器等接觸性操作）必須佩戴防靜電手環，手環試驗前需測試合格，手環插孔需接地可靠合格。靜電手環搭扣與皮膚緊密接觸，手環與插孔連接拉斷力需大于1.5 N。

3）ESD產品在區域內轉運需要使用防靜電小車，貯存需存放在防靜電工作料架上。

4）試驗現場如非特殊要求應控制在16～28 ℃，濕度為30～70 %。夏天濕度過高應使用除濕機，冬天過干燥應使用離子風機中和電子。

3 結束語

環境試驗產品防護方面涉及眾多，本文僅從上述三個方面進行了產品保護的論述。試驗室應對產品防護形成相關體系，進一步保護產品自身安全可靠性。

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Discussion on several key points of the environmental testing protection

CHENG Jian，LIU Yu，CAI Ping，XU Hao，CI Yong-wei，ZHANG Yi，LU Chen
(Shanghai Aerospace Equipment Manufacturing General Factory，Shanghai 200245)

As a technological means of assessing properties of products，ensuring the security of products in environmental testing needs more efforts. This article mainly discusses the protection of products from three aspects, including quality protection of test process, foreign object debris control and ESD protection in environmental testing. The harm of this three major points is discussed respectively and some protective suggestions are put forward.

environmental testing；process；product；protection；foreign object debris；ESD protection

TN406

B

1004-7204(2017)04-0012-03

程建（1987-），男，安徽滁州人，工程師，研究生學歷。主要從事可靠性環境試驗工程研究。