環(huán)境試驗(yàn)過程中產(chǎn)品防護(hù)的幾點(diǎn)要點(diǎn)探討

程建，劉鈺，蔡平，徐豪，次永偉，張毅，陸晨

（上海航天設(shè)備制造總廠，上海 200245）

環(huán)境試驗(yàn)過程中產(chǎn)品防護(hù)的幾點(diǎn)要點(diǎn)探討

程建，劉鈺，蔡平，徐豪，次永偉，張毅，陸晨

（上海航天設(shè)備制造總廠，上海 200245）

環(huán)境試驗(yàn)作為考核產(chǎn)品相關(guān)性能的技術(shù)手段，保護(hù)產(chǎn)品自身的安全性則需要試驗(yàn)室付出更多的努力。本文主要從三個(gè)方面對(duì)產(chǎn)品防護(hù)進(jìn)行了論述，分別為：試驗(yàn)過程品質(zhì)防護(hù)、產(chǎn)品試驗(yàn)階段多余物防控和產(chǎn)品靜電防護(hù)的三大論塊。分別論述了相關(guān)論塊對(duì)產(chǎn)品的危害，并提出了一些試驗(yàn)過程的防護(hù)建議。

環(huán)境試驗(yàn)；過程；產(chǎn)品；防護(hù)；多余物；防靜電

引言

環(huán)境試驗(yàn)作為服務(wù)型技術(shù)行業(yè)，主要任務(wù)為為客戶考核產(chǎn)品性能。試驗(yàn)室無樣品，均來自于試驗(yàn)委托方。而對(duì)于樣品的安全性考慮，如何在保護(hù)樣品安全性的考量下，盡可能將全部設(shè)定考核施加在產(chǎn)品上，達(dá)到最理想的試驗(yàn)效果，這就要求試驗(yàn)室有一系列的安全保障措施保護(hù)試驗(yàn)樣品的安全性，節(jié)省客戶的研制驗(yàn)證經(jīng)費(fèi)。

1 環(huán)境試驗(yàn)

環(huán)境試驗(yàn)是為了考核產(chǎn)品在規(guī)定時(shí)間內(nèi)，規(guī)定環(huán)境因素下，完成規(guī)定功能的一項(xiàng)可靠性評(píng)價(jià)活動(dòng)。環(huán)境試驗(yàn)分為現(xiàn)場環(huán)境試驗(yàn)、自然環(huán)境試驗(yàn)和人工模擬環(huán)境試驗(yàn)?，F(xiàn)如今試驗(yàn)室多采用的是人工模擬環(huán)境試驗(yàn)。通過環(huán)境模擬試驗(yàn)設(shè)備，將產(chǎn)品放置在施加了相應(yīng)應(yīng)力（溫度、濕度、真空度、加速度、頻率等）的設(shè)備上，模擬器在實(shí)際工作、貯存或運(yùn)輸?shù)沫h(huán)境條件，考核其在相應(yīng)應(yīng)力下是否達(dá)到了研發(fā)、設(shè)計(jì)、制造和使用過程中的預(yù)期質(zhì)量目標(biāo)。現(xiàn)環(huán)境試驗(yàn)技術(shù)廣泛運(yùn)用在電子、航空航天、軍工制造、石油化工、醫(yī)學(xué)醫(yī)療和科研高校等各領(lǐng)域，是推動(dòng)整個(gè)制造行業(yè)能力的重要手段。

2 產(chǎn)品防護(hù)

產(chǎn)品防護(hù)是為了在進(jìn)行環(huán)境試驗(yàn)過程中，對(duì)于產(chǎn)品的安全性與固有質(zhì)量進(jìn)行保護(hù)的各項(xiàng)措施。產(chǎn)品防護(hù)是產(chǎn)品的組成的一部分，貫穿于整個(gè)采購、生產(chǎn)、標(biāo)識(shí)、搬運(yùn)、包裝、試驗(yàn)、貯存和使用過程。環(huán)境試驗(yàn)過程中的產(chǎn)品防護(hù)主要包括產(chǎn)品過程品質(zhì)防控、產(chǎn)品多余物防控與產(chǎn)品靜電防控這三個(gè)方面。

2．1 產(chǎn)品試驗(yàn)過程品質(zhì)防護(hù)

產(chǎn)品進(jìn)行環(huán)境試驗(yàn)時(shí)，在既定的應(yīng)力下進(jìn)行能力考核。試驗(yàn)過程中應(yīng)監(jiān)控設(shè)備應(yīng)力施加狀態(tài)以及產(chǎn)品試驗(yàn)狀態(tài)。在出現(xiàn)任何一項(xiàng)非預(yù)期狀態(tài)時(shí)，試驗(yàn)人員應(yīng)立即作出相應(yīng)反饋，保護(hù)受試產(chǎn)品進(jìn)一步被損壞。過程監(jiān)控要求人員能及時(shí)發(fā)現(xiàn)試驗(yàn)異常信息，并盡早采取措施，盡量避免過實(shí)驗(yàn)對(duì)產(chǎn)品帶來的無法挽回的損傷。

2.1.1 設(shè)備應(yīng)力變化導(dǎo)致欠試驗(yàn)中斷

如試驗(yàn)設(shè)備故障導(dǎo)致的設(shè)備設(shè)備停止或無法達(dá)到試驗(yàn)所需應(yīng)力（如設(shè)備斷電、設(shè)備低溫不制冷、設(shè)備風(fēng)機(jī)不工作等）發(fā)生了以外的試驗(yàn)中斷、導(dǎo)致試驗(yàn)條件低于規(guī)定值，并超出了允差（如溫度低于試驗(yàn)允差下限、試驗(yàn)保持時(shí)間未滿足等），如中斷時(shí)間小于30 min，則應(yīng)將產(chǎn)品重新穩(wěn)定在試驗(yàn)條件下，從試驗(yàn)中斷點(diǎn)重新開始試驗(yàn)嗎，并從超出允差的時(shí)刻起繼續(xù)試驗(yàn)。如果中斷時(shí)間大于30 min，則需根據(jù)產(chǎn)品特性給出以下建議：

1）如為高溫與低溫試驗(yàn)，則確定產(chǎn)品無故障試驗(yàn)最低時(shí)間周期，滿周期數(shù)可累積周期時(shí)間。如不滿足則需試驗(yàn)重新進(jìn)行。

2）如為溫度循環(huán)試驗(yàn)，則確定產(chǎn)品無故障試驗(yàn)最低時(shí)間周期，滿周期數(shù)可累積周期循環(huán)數(shù)，從上一可累積循環(huán)開始進(jìn)行試驗(yàn)。如不滿足則需試驗(yàn)重新進(jìn)行循環(huán)試驗(yàn)。

2.1.2 設(shè)備應(yīng)力變化導(dǎo)致過試驗(yàn)中斷

如試驗(yàn)設(shè)備故障導(dǎo)致設(shè)備應(yīng)力望大無法控制的，導(dǎo)致試驗(yàn)條件高于規(guī)定值（超出了允差上限值，如試驗(yàn)溫度超上限、溫度速率超上限、振動(dòng)頻率超上限等），設(shè)備應(yīng)立即關(guān)閉。需通知委托試驗(yàn)方，進(jìn)行產(chǎn)品相關(guān)的性能測試。除可證明產(chǎn)品性能未受該過試驗(yàn)影響，否則應(yīng)更換試驗(yàn)產(chǎn)品重新試驗(yàn)。如產(chǎn)品未損壞繼續(xù)試驗(yàn)，則應(yīng)從超出允差的時(shí)刻起繼續(xù)試驗(yàn)。

2.1.3 產(chǎn)品受試狀態(tài)改變

產(chǎn)品受試狀態(tài)改變指產(chǎn)品在試驗(yàn)過程中，產(chǎn)品試驗(yàn)前狀態(tài)在試驗(yàn)中進(jìn)行了改變（如產(chǎn)品連接電纜線脫落、產(chǎn)品控制傳感器脫落、產(chǎn)品工裝連接損壞、樣品架坍塌等），如繼續(xù)進(jìn)行試驗(yàn)會(huì)對(duì)產(chǎn)品的安全性造成潛在影響，此時(shí)應(yīng)立即停止試驗(yàn)。并及時(shí)通知委托方，根據(jù)相關(guān)試驗(yàn)大綱進(jìn)行防護(hù)處理。

2．2 產(chǎn)品試驗(yàn)階段多余物防護(hù)

2.2.1 多余物

根據(jù) QJ 2850-96 《航天產(chǎn)品多余物預(yù)防和控制》多余物的定義為：產(chǎn)品中存在的由外部進(jìn)入或內(nèi)部產(chǎn)生的與產(chǎn)品規(guī)定狀態(tài)無關(guān)的一切物質(zhì)。

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(fā)等生物化學(xué)多余物。環(huán)境試驗(yàn)過程中多余物主要來源于現(xiàn)場環(huán)境與試驗(yàn)過程產(chǎn)生。一般環(huán)境試驗(yàn)現(xiàn)場要求相對(duì)潔凈，非防靜電生產(chǎn)現(xiàn)場一般溫濕度控制在15～35 ℃，20～80 %，對(duì)于顆粒度等級(jí)一般不超過百萬級(jí)。

2.2.2多余物的危害

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

多余物會(huì)導(dǎo)致元器件失效、影響產(chǎn)品達(dá)不到設(shè)計(jì)的預(yù)期目標(biāo)，從而發(fā)展到影響整個(gè)系統(tǒng)正常工作，導(dǎo)致任務(wù)的失敗。如某型號(hào)單板金屬多余物導(dǎo)致引腳擊穿、某型號(hào)閥門多余物導(dǎo)致閥門無法正常關(guān)閉、某型號(hào)毛發(fā)多余物導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)提前關(guān)機(jī)等等時(shí)間。由于多余物導(dǎo)致的故障有較強(qiáng)的偶發(fā)性與隨機(jī)性，故障前無法預(yù)測，事后很難被確認(rèn)，失敗的損失巨大且不可逆，因此必須嚴(yán)格控制多余物的產(chǎn)生。此節(jié)主要梳理了環(huán)境試驗(yàn)工序中，易被忽視卻容易產(chǎn)生多余物的環(huán)節(jié)，并加以防范控制，確保環(huán)境試驗(yàn)過程的高質(zhì)量生產(chǎn)。

2.2.3 多余物防控

1）試驗(yàn)設(shè)備清理

試驗(yàn)前與試驗(yàn)結(jié)束后應(yīng)對(duì)試驗(yàn)設(shè)備進(jìn)行清理，擦拭。對(duì)于設(shè)備底部與樣品架清理結(jié)束應(yīng)目視是否有多余物的殘留（尤其金屬多余物）。禁止試驗(yàn)箱內(nèi)不清潔的情況下進(jìn)行試驗(yàn)，對(duì)產(chǎn)品安全性帶來極大隱患。

2）試驗(yàn)樣品處理

試驗(yàn)前應(yīng)仔細(xì)檢查來樣產(chǎn)品。由于試驗(yàn)設(shè)備對(duì)應(yīng)各種產(chǎn)品，對(duì)于潔凈度的要求不盡相同。樣品不清潔將會(huì)直接污染試驗(yàn)設(shè)備，散落的多余物會(huì)隨氣流進(jìn)入設(shè)備內(nèi)部（如風(fēng)道、蒸發(fā)器、螺孔孔位）等，累積附著，在進(jìn)行下一樣品試驗(yàn)時(shí)，隨氣流振動(dòng)帶出，將會(huì)污染下一樣品。

3）試驗(yàn)場地環(huán)境處理

試驗(yàn)場地需清潔，避免揚(yáng)塵?？諝庵械幕覊m頭發(fā)等會(huì)累積在產(chǎn)品表面或隨氣流進(jìn)行樣品內(nèi)部造成試驗(yàn)產(chǎn)品的失靈。如電路板的積灰會(huì)導(dǎo)致相關(guān)元器件失靈、顆粒進(jìn)行閥門內(nèi)部導(dǎo)致無法閉合等等。

2．3 產(chǎn)品靜電防護(hù)

2.3.1 靜電防護(hù)

靜電防護(hù)，是一種措施，為防止靜電積累所引起的人身電機(jī)、火災(zāi)、爆炸、電子器件失效和損壞，以及對(duì)生產(chǎn)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(chǎn)生，加速靜電泄露，進(jìn)行靜電中和等。

2.3.2 靜電危害

靜電在我們?nèi)粘Ｉ钪锌梢哉f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(shí)可能體會(huì)不到，在干燥的環(huán)境下，人走在化纖的地毯上可產(chǎn)生35 000 V的電壓，閱讀過程翻閱書籍可達(dá)7 000 V。長期的電壓堆積得不到釋放，一旦形成路徑，將會(huì)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(huì)很大，而許多電路元器件設(shè)計(jì)的導(dǎo)通電流僅為毫安或者微安級(jí)別，很多元器件會(huì)被瞬間擊穿損壞。

靜電放電對(duì)于電子產(chǎn)品來說造成的損害有兩種：突發(fā)性損傷與潛在性損傷。突發(fā)性損傷為即時(shí)行，可通過相關(guān)檢測手段進(jìn)行篩別，所增加的僅為企業(yè)的返修成本，是在產(chǎn)品出廠前可排除的。而潛在性損傷無法通過技術(shù)手段進(jìn)行甄別，由于元器件功能未損傷，產(chǎn)品在測試過程中無法排除相關(guān)功能的不穩(wěn)定，這種不穩(wěn)定因素會(huì)隨著產(chǎn)品工作過程中不定期的爆發(fā)，造成后期無法彌補(bǔ)的損失。據(jù)統(tǒng)計(jì)，兩種損傷中，潛在性損傷占比達(dá)90 %，因此做好靜電防護(hù)工程是產(chǎn)品防護(hù)工程學(xué)的重要組成。

2.3.3 環(huán)境試驗(yàn)ESD靜電防護(hù)措施

環(huán)境試驗(yàn)如接觸靜電敏感（ESD）產(chǎn)品，則需建立相應(yīng)的靜電防護(hù)體系，并提出相應(yīng)的靜電防護(hù)要求。

1）操作靜電敏感產(chǎn)品人員應(yīng)正確穿戴防靜電衣、鞋、帽。所用防靜電布料應(yīng)為井字形網(wǎng)格布。防靜電衣服應(yīng)穿戴在最外側(cè)，袖口與手腕皮膚接觸，鞋套應(yīng)將繩帶緊貼腳踝皮膚，頭發(fā)應(yīng)塞進(jìn)帽子內(nèi)。

2）操作靜電敏感產(chǎn)品時(shí)應(yīng)將產(chǎn)品擺放在防靜電工作臺(tái)上，防靜電工作臺(tái)接地可靠合格。操作人員對(duì)產(chǎn)品操作時(shí)（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(huán)，手環(huán)試驗(yàn)前需測試合格，手環(huán)插孔需接地可靠合格。靜電手環(huán)搭扣與皮膚緊密接觸，手環(huán)與插孔連接拉斷力需大于1.5 N。

3）ESD產(chǎn)品在區(qū)域內(nèi)轉(zhuǎn)運(yùn)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(yàn)現(xiàn)場如非特殊要求應(yīng)控制在16～28 ℃，濕度為30～70 %。夏天濕度過高應(yīng)使用除濕機(jī)，冬天過干燥應(yīng)使用離子風(fēng)機(jī)中和電子。

3 結(jié)束語

環(huán)境試驗(yàn)產(chǎn)品防護(hù)方面涉及眾多，本文僅從上述三個(gè)方面進(jìn)行了產(chǎn)品保護(hù)的論述。試驗(yàn)室應(yīng)對(duì)產(chǎn)品防護(hù)形成相關(guān)體系，進(jìn)一步保護(hù)產(chǎn)品自身安全可靠性。

[1]袁枚. 產(chǎn)品多余物的過程控制[J] .質(zhì)量與可靠性, 2013(5):38-39.

[2]吳清才. 航天電子產(chǎn)品熱環(huán)境實(shí)驗(yàn)策略研究[J].裝備環(huán)境工程,2015, 6(12):80-85.

[3]單軍勇,楊喜存,趙金龍 等. 環(huán)境試驗(yàn)過程控制和試后處理的問題分析[J].環(huán)境技術(shù), 2013(4):7-9.

[4]劉富品,張浩東. 航天產(chǎn)品靜電防護(hù)的過程控制[J].質(zhì)量與可靠性,2014(3):49-52.

[5]王福紅,郭進(jìn)利. 靜電防護(hù)管理體系建立的理論與實(shí)踐[J]. 現(xiàn)代制造工程, 2015(4):130-135.

[6]鮮飛. 淺談電子制造過程中的靜電及靜電防護(hù)[J].電子與封裝,2010(2): 31-33.

[7]金恂叔. 航天器的環(huán)境試驗(yàn)及其發(fā)展趨勢[J].航天器環(huán)境工程, 2002(2)1-10.

[8]張利軍,韓維航. 環(huán)境試驗(yàn)與環(huán)境應(yīng)力篩選試驗(yàn)辨析[J].機(jī)械管理開發(fā), 2011(6):18-20.

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(xué)歷。主要從事可靠性環(huán)境試驗(yàn)工程研究。