环境试验过程中产品防护的几点要点探讨

程建，刘钰，蔡平，徐豪，次永伟，张毅，陆晨

（上海航天设备制造总厂，上海 200245）

环境试验过程中产品防护的几点要点探讨

程建，刘钰，蔡平，徐豪，次永伟，张毅，陆晨

（上海航天设备制造总厂，上海 200245）

环境试验作为考核产品相关性能的技术手段，保护产品自身的安全性则需要试验室付出更多的努力。本文主要从三个方面对产品防护进行了论述，分别为：试验过程品质防护、产品试验阶段多余物防控和产品静电防护的三大论块。分别论述了相关论块对产品的危害，并提出了一些试验过程的防护建议。

环境试验；过程；产品；防护；多余物；防静电

引言

环境试验作为服务型技术行业，主要任务为为客户考核产品性能。试验室无样品，均来自于试验委托方。而对于样品的安全性考虑，如何在保护样品安全性的考量下，尽可能将全部设定考核施加在产品上，达到最理想的试验效果，这就要求试验室有一系列的安全保障措施保护试验样品的安全性，节省客户的研制验证经费。

1 环境试验

环境试验是为了考核产品在规定时间内，规定环境因素下，完成规定功能的一项可靠性评价活动。环境试验分为现场环境试验、自然环境试验和人工模拟环境试验。现如今试验室多采用的是人工模拟环境试验。通过环境模拟试验设备，将产品放置在施加了相应应力（温度、湿度、真空度、加速度、频率等）的设备上，模拟器在实际工作、贮存或运输的环境条件，考核其在相应应力下是否达到了研发、设计、制造和使用过程中的预期质量目标。现环境试验技术广泛运用在电子、航空航天、军工制造、石油化工、医学医疗和科研高校等各领域，是推动整个制造行业能力的重要手段。

2 产品防护

产品防护是为了在进行环境试验过程中，对于产品的安全性与固有质量进行保护的各项措施。产品防护是产品的组成的一部分，贯穿于整个采购、生产、标识、搬运、包装、试验、贮存和使用过程。环境试验过程中的产品防护主要包括产品过程品质防控、产品多余物防控与产品静电防控这三个方面。

2．1 产品试验过程品质防护

产品进行环境试验时，在既定的应力下进行能力考核。试验过程中应监控设备应力施加状态以及产品试验状态。在出现任何一项非预期状态时，试验人员应立即作出相应反馈，保护受试产品进一步被损坏。过程监控要求人员能及时发现试验异常信息，并尽早采取措施，尽量避免过实验对产品带来的无法挽回的损伤。

2.1.1 设备应力变化导致欠试验中断

如试验设备故障导致的设备设备停止或无法达到试验所需应力（如设备断电、设备低温不制冷、设备风机不工作等）发生了以外的试验中断、导致试验条件低于规定值，并超出了允差（如温度低于试验允差下限、试验保持时间未满足等），如中断时间小于30 min，则应将产品重新稳定在试验条件下，从试验中断点重新开始试验吗，并从超出允差的时刻起继续试验。如果中断时间大于30 min，则需根据产品特性给出以下建议：

1）如为高温与低温试验，则确定产品无故障试验最低时间周期，满周期数可累积周期时间。如不满足则需试验重新进行。

2）如为温度循环试验，则确定产品无故障试验最低时间周期，满周期数可累积周期循环数，从上一可累积循环开始进行试验。如不满足则需试验重新进行循环试验。

2.1.2 设备应力变化导致过试验中断

如试验设备故障导致设备应力望大无法控制的，导致试验条件高于规定值（超出了允差上限值，如试验温度超上限、温度速率超上限、振动频率超上限等），设备应立即关闭。需通知委托试验方，进行产品相关的性能测试。除可证明产品性能未受该过试验影响，否则应更换试验产品重新试验。如产品未损坏继续试验，则应从超出允差的时刻起继续试验。

2.1.3 产品受试状态改变

产品受试状态改变指产品在试验过程中，产品试验前状态在试验中进行了改变（如产品连接电缆线脱落、产品控制传感器脱落、产品工装连接损坏、样品架坍塌等），如继续进行试验会对产品的安全性造成潜在影响，此时应立即停止试验。并及时通知委托方，根据相关试验大纲进行防护处理。

2．2 产品试验阶段多余物防护

2.2.1 多余物

根据 QJ 2850-96 《航天产品多余物预防和控制》多余物的定义为：产品中存在的由外部进入或内部产生的与产品规定状态无关的一切物质。

多余物的种类有很多，一般分为金属多余物、非金属多余物，其他多余物。金属多余物多为金属碎屑、螺钉、焊渣等。非金属多余物多为胶带、纸张、泡沫等。其它多余物主要包括尘埃、毛发等生物化学多余物。环境试验过程中多余物主要来源于现场环境与试验过程产生。一般环境试验现场要求相对洁净，非防静电生产现场一般温湿度控制在15～35 ℃，20～80 %，对于颗粒度等级一般不超过百万级。

2.2.2多余物的危害

多余物的产生对于产品的质量有着极其严重的危害。它不仅影响这产品生产的效率，也直接影响到产品的使用可靠性。在不同领域可能对于多余物的观念有所不同，尤其在军工行业，在其高可靠性要求（一次成功）下，多余物防控在军工领域显得尤为重要。

多余物会导致元器件失效、影响产品达不到设计的预期目标，从而发展到影响整个系统正常工作，导致任务的失败。如某型号单板金属多余物导致引脚击穿、某型号阀门多余物导致阀门无法正常关闭、某型号毛发多余物导致发动机提前关机等等时间。由于多余物导致的故障有较强的偶发性与随机性，故障前无法预测，事后很难被确认，失败的损失巨大且不可逆，因此必须严格控制多余物的产生。此节主要梳理了环境试验工序中，易被忽视却容易产生多余物的环节，并加以防范控制，确保环境试验过程的高质量生产。

2.2.3 多余物防控

1）试验设备清理

试验前与试验结束后应对试验设备进行清理，擦拭。对于设备底部与样品架清理结束应目视是否有多余物的残留（尤其金属多余物）。禁止试验箱内不清洁的情况下进行试验，对产品安全性带来极大隐患。

2）试验样品处理

试验前应仔细检查来样产品。由于试验设备对应各种产品，对于洁净度的要求不尽相同。样品不清洁将会直接污染试验设备，散落的多余物会随气流进入设备内部（如风道、蒸发器、螺孔孔位）等，累积附着，在进行下一样品试验时，随气流振动带出，将会污染下一样品。

3）试验场地环境处理

试验场地需清洁，避免扬尘。空气中的灰尘头发等会累积在产品表面或随气流进行样品内部造成试验产品的失灵。如电路板的积灰会导致相关元器件失灵、颗粒进行阀门内部导致无法闭合等等。

2．3 产品静电防护

2.3.1 静电防护

静电防护，是一种措施，为防止静电积累所引起的人身电机、火灾、爆炸、电子器件失效和损坏，以及对生产的不良影响而采取的防范措施。其防范原则主要是抑制静电的产生，加速静电泄露，进行静电中和等。

2.3.2 静电危害

静电在我们日常生活中可以说是无处不在，人们的四周包括我们自身都带有这大量的电压，几千伏甚至几万伏，平时可能体会不到，在干燥的环境下，人走在化纤的地毯上可产生35 000 V的电压，阅读过程翻阅书籍可达7 000 V。长期的电压堆积得不到释放，一旦形成路径，将会形成快速的电子迁移形成电流。如通过的电阻很小，则泄放电流会很大，而许多电路元器件设计的导通电流仅为毫安或者微安级别，很多元器件会被瞬间击穿损坏。

静电放电对于电子产品来说造成的损害有两种：突发性损伤与潜在性损伤。突发性损伤为即时行，可通过相关检测手段进行筛别，所增加的仅为企业的返修成本，是在产品出厂前可排除的。而潜在性损伤无法通过技术手段进行甄别，由于元器件功能未损伤，产品在测试过程中无法排除相关功能的不稳定，这种不稳定因素会随着产品工作过程中不定期的爆发，造成后期无法弥补的损失。据统计，两种损伤中，潜在性损伤占比达90 %，因此做好静电防护工程是产品防护工程学的重要组成。

2.3.3 环境试验ESD静电防护措施

环境试验如接触静电敏感（ESD）产品，则需建立相应的静电防护体系，并提出相应的静电防护要求。

1）操作静电敏感产品人员应正确穿戴防静电衣、鞋、帽。所用防静电布料应为井字形网格布。防静电衣服应穿戴在最外侧，袖口与手腕皮肤接触，鞋套应将绳带紧贴脚踝皮肤，头发应塞进帽子内。

2）操作静电敏感产品时应将产品摆放在防静电工作台上，防静电工作台接地可靠合格。操作人员对产品操作时（如拿出、摆放、连接电缆、黏贴传感器等接触性操作）必须佩戴防静电手环，手环试验前需测试合格，手环插孔需接地可靠合格。静电手环搭扣与皮肤紧密接触，手环与插孔连接拉断力需大于1.5 N。

3）ESD产品在区域内转运需要使用防静电小车，贮存需存放在防静电工作料架上。

4）试验现场如非特殊要求应控制在16～28 ℃，湿度为30～70 %。夏天湿度过高应使用除湿机，冬天过干燥应使用离子风机中和电子。

3 结束语

环境试验产品防护方面涉及众多，本文仅从上述三个方面进行了产品保护的论述。试验室应对产品防护形成相关体系，进一步保护产品自身安全可靠性。

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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，工程师，研究生学历。主要从事可靠性环境试验工程研究。