楊明濤

（廣州愛(ài)斯佩克環(huán)境儀器有限公司，廣東 廣州 510800）

1 引言

環(huán)境試驗(yàn)大致可以分為 “氣候環(huán)境試驗(yàn)”、“機(jī)械環(huán)境試驗(yàn)”和 “綜合環(huán)境試驗(yàn)”，與氣候有關(guān)的環(huán)境試驗(yàn)包括溫度、濕度與壓力等環(huán)境應(yīng)力試驗(yàn)。對(duì)一般電工、電子產(chǎn)品而言，由于溫度和濕度引起的產(chǎn)品失效所占的比例超過(guò)60%，對(duì)電子產(chǎn)品的影響最大，本文將對(duì)此進(jìn)行比對(duì)分析。

GB/T 5170《電工電子產(chǎn)品環(huán)境試驗(yàn)設(shè)備基本參數(shù)檢定方法》系列標(biāo)準(zhǔn)經(jīng)歷了1985年首次發(fā)布，1995年4月首次修訂，2008年6月發(fā)布目前最新的版本，并從2009年3月開(kāi)始實(shí)施等過(guò)程?，F(xiàn)對(duì)新版本和95版的一些差異進(jìn)行比對(duì)分析，查找其改進(jìn)的地方，分析其適應(yīng)現(xiàn)代工程技術(shù)水平，符合我國(guó)國(guó)情，適應(yīng)范圍廣泛而又具有較強(qiáng)可操作性的特點(diǎn)。

2 GB/T 5170系列標(biāo)準(zhǔn)介紹

GB/T 5170系列標(biāo)準(zhǔn)包括： 《GB/T 5170.1-2008電工電子產(chǎn)品環(huán)境試驗(yàn)設(shè)備檢驗(yàn)方法 總則》，《GB/T 5170.2-2008電工電子產(chǎn)品環(huán)境試驗(yàn)設(shè)備檢驗(yàn)方法 溫度試驗(yàn)設(shè)備》，《GB/T 5170.5-2008電工電子產(chǎn)品環(huán)境試驗(yàn)設(shè)備檢驗(yàn)方法 濕熱試驗(yàn)設(shè)備》，《GB/T 5170.1-2008電工電子產(chǎn)品環(huán)境試驗(yàn)設(shè)備基本參數(shù)檢定方法 總則》，《GB/T 5170.2-2008電工電子產(chǎn)品環(huán)境試驗(yàn)設(shè)備基本參數(shù)檢定方法 溫度試驗(yàn)設(shè)備》，《GB/T 5170.5-2008電工電子產(chǎn)品環(huán)境試驗(yàn)設(shè)備基本參數(shù)檢定方法 濕熱試驗(yàn)設(shè)備》。

3 檢驗(yàn)條件及方法的比較分析

a）新舊版本對(duì)測(cè)量傳感器的要求不同，舊版本要求傳感器的熱時(shí)間常數(shù)不大于20 s；新版本則要求傳感器在空氣中50%響應(yīng)時(shí)間應(yīng)在10～40 s之間，并追加了溫度測(cè)量系統(tǒng)的響應(yīng)時(shí)間，要求小于40 s，并在測(cè)量溫度變化速率時(shí)，響應(yīng)小于5 s。

b）數(shù)據(jù)采集量發(fā)生了變化，舊版標(biāo)準(zhǔn)要求在設(shè)備進(jìn)入穩(wěn)定狀態(tài)后，30 min內(nèi)，數(shù)據(jù)每隔2 min記錄1次，共記錄15次；新版本要求數(shù)據(jù)記錄間隔1 min，共記錄數(shù)據(jù)30次。數(shù)據(jù)采集量的增加，有利于提高數(shù)據(jù)分析的準(zhǔn)確性。

c）溫度變化速率、每5 min平均溫度變化速率、溫度過(guò)程量溫度過(guò)沖恢復(fù)時(shí)間的測(cè)量點(diǎn)位置規(guī)定為工作空間的幾何中心點(diǎn)。

d）新版標(biāo)準(zhǔn)注明檢定設(shè)備一般在空載條件下進(jìn)行，而舊版標(biāo)準(zhǔn)則恰好相反。

4 數(shù)據(jù)處理的比較分析

4.1 溫度偏差分析

新舊版標(biāo)準(zhǔn)都對(duì)試驗(yàn)箱（室）在穩(wěn)定狀態(tài)下，工作空間各測(cè)量點(diǎn)在規(guī)定時(shí)間內(nèi)所實(shí)測(cè)的最高溫度和最低溫度與標(biāo)稱溫度的上下偏差進(jìn)行了分析。而且，新舊版本的計(jì)算公式相同，描述基本相同，但新版本的計(jì)算公式的描述更為詳細(xì)一些。

4.2 溫度波動(dòng)度分析

a）新版標(biāo)準(zhǔn)對(duì)試驗(yàn)箱（室）在穩(wěn)定狀態(tài)下，在規(guī)定的時(shí)間間隔內(nèi)，工作空間內(nèi)任意一點(diǎn)的溫度隨時(shí)間的變化量進(jìn)行了分析。

計(jì)算公式如下：

式（1）中：ΔTj——工作空間第j點(diǎn)在規(guī)定的時(shí)間間隔內(nèi)的溫度波動(dòng)度，單位為攝氏度（℃）；

Tjmax——工作空間第j點(diǎn)在規(guī)定的時(shí)間間隔內(nèi)的實(shí)測(cè)最高溫度，單位為攝氏度（℃）；

Tjmin——工作空間第j點(diǎn)在規(guī)定的時(shí)間間隔內(nèi)的實(shí)測(cè)最低溫度，單位為攝氏度（℃）。

b）舊版標(biāo)準(zhǔn)的計(jì)算方法

試驗(yàn)箱（室）在穩(wěn)定狀態(tài)下，工作空間指示點(diǎn)溫度在30 min內(nèi)（每2 min測(cè)試1次）的實(shí)測(cè)最高溫度與最低溫度差值的一半，冠以 “土”號(hào)，計(jì)算公式如下：

式（2）中：ATf——溫度波動(dòng)度，℃；

Tfmax——指示點(diǎn)在 30 min內(nèi)的實(shí)測(cè)最高溫度，℃；

Tfmin——指示點(diǎn)在30 min內(nèi)的實(shí)測(cè)最低溫度，℃。

不難看出，新舊計(jì)算方法有了較大的變化。在新方法中，檢測(cè)點(diǎn)由工作空間指示點(diǎn)溫度改為空間任意點(diǎn)的溫度，并取消了 “土”號(hào)的限制；在實(shí)際計(jì)算數(shù)值時(shí)，相應(yīng)地至少放大了一倍，并對(duì)控制精度提出了更高的要求。另外，在舊版方法中，溫度波動(dòng)度在濕熱條件下土0.5℃的容差滿足不了濕度+2/-3%RH的要求，新的計(jì)算方法在提高控制精度的同時(shí)也更容易滿足濕度波動(dòng)度的要求。

4.3 溫度均勻度分析

新舊版標(biāo)準(zhǔn)都對(duì)試驗(yàn)箱（室）在穩(wěn)定狀態(tài)下，工作空間在某一瞬時(shí)任意兩點(diǎn)溫度之間的最大差值進(jìn)行了分析。而且新舊版本的描述基本相同，計(jì)算方法也相同；只是由于數(shù)據(jù)記錄時(shí)間的間隔有差別（數(shù)據(jù)采集由15次變更為30），在數(shù)據(jù)處理量上有所區(qū)別。

4.4 溫度變化速率分析

由于電子產(chǎn)品及元器件的技術(shù)與工藝的不斷發(fā)展，對(duì)現(xiàn)代電子產(chǎn)品提出了更高的可靠性要求，因此，環(huán)境應(yīng)力篩選（ESS）方法得到越來(lái)越多的應(yīng)用，其環(huán)境試驗(yàn)設(shè)備要滿足ESS溫度循環(huán)試驗(yàn)的3個(gè)要求：

a）溫度極限的溫差應(yīng)盡可能地大：高低溫之間的溫差≥100℃，而不管產(chǎn)品預(yù)定的使用極限；只要產(chǎn)品不引起不必要的危險(xiǎn)，且不使無(wú)缺陷的產(chǎn)品遭到破壞即可。

b）溫度極限之間的溫度速率必須盡可能地快，通?！?℃/min，以產(chǎn)生最佳的應(yīng)力水平；并且可以多次循環(huán)，而不危害無(wú)缺陷的產(chǎn)品。

c）試品上的風(fēng)速最好≥3 m/s，以使試品表面的溫度盡量接近箱溫。

基于以上要求，標(biāo)準(zhǔn)修改或新增了溫度變化速率、每5分鐘溫度平均變化速率、溫度過(guò)沖、溫度過(guò)沖量、溫度過(guò)沖恢復(fù)時(shí)間等內(nèi)容的定義和計(jì)算方法。

a）溫度變化速率分析

試驗(yàn)箱（室）工作空間幾何中心點(diǎn)所測(cè)得的兩個(gè)規(guī)定溫度之間的轉(zhuǎn)變速率，用℃/min表示，計(jì)算公式如下：

式（3）中：VT——溫度變化速率，單位為攝氏度每分鐘（℃/min）；

T2——最高規(guī)定溫度，單位為攝氏度（℃）；

T1——最低規(guī)定溫度，單位為攝氏度（℃）；

t——溫度自規(guī)定溫度范圍的10%上升（下降）到90%的時(shí)間，單位為分鐘（min）。

此方法充分考慮了環(huán)境試驗(yàn)設(shè)備的實(shí)際工作情況，是一種在滿足實(shí)驗(yàn)條件的同時(shí)趨于合理的計(jì)算方法；同時(shí)使標(biāo)準(zhǔn)更廣泛地涵蓋了環(huán)境試驗(yàn)設(shè)備，彌補(bǔ)了某些空白和不足。

b）相對(duì)濕度偏差、相對(duì)濕度均勻度以及相對(duì)濕度波動(dòng)度等的計(jì)算方法與溫度的計(jì)算方法雷同，故在此不作贅述。

5 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，隨著電子技術(shù)的不斷發(fā)展，產(chǎn)品質(zhì)量要求的不斷提高，新版標(biāo)準(zhǔn)只有在舊版標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，通過(guò)及時(shí)補(bǔ)充并吸收新的檢驗(yàn)方法，不斷完善，才能同步滿足技術(shù)的進(jìn)步對(duì)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范提出的新的要求。

[1]GB/T 5170.1-2008，電工電子產(chǎn)品環(huán)境試驗(yàn)設(shè)備檢驗(yàn)方法總則[S].

[2]GB/T 5170.2-2008，電工電子產(chǎn)品環(huán)境試驗(yàn)設(shè)備檢驗(yàn)方法 溫度試驗(yàn)設(shè)備 [S].

[3]GB/T 5170.5-2008，電工電子產(chǎn)品環(huán)境試驗(yàn)設(shè)備檢驗(yàn)方法 濕熱試驗(yàn)設(shè)備 [S].

[4]GB/T 5170.1-2008，電工電子產(chǎn)品環(huán)境試驗(yàn)設(shè)備基本參數(shù)檢定方法 總則 [S].

[5]GB/T 5170.2-2008，電工電子產(chǎn)品環(huán)境試驗(yàn)設(shè)備基本參數(shù)檢定方法 溫度試驗(yàn)設(shè)備 [S].

[6]GB/T 5170.5-2008，電工電子產(chǎn)品環(huán)境試驗(yàn)設(shè)備基本參數(shù)檢定方法 濕熱試驗(yàn)設(shè)備 [S].