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GB/T2421測試標準 | 一站式環境應力篩選解決方案
深度解讀GB/T2421-2020：單一環境參數對電子元件的主要影響
導語：GB/T2421-2020《電工電子產品環境試驗概述和指南》是電工電子產品環境試驗領域的基礎性標準。該標準旨在為評估各種環境因素對電工電子產品的影響提供通用的要求和指導。需要指出的是盡管GB/T2421起初是為電工電子產品制定的，但其標明的環境試驗方法同樣適用于其他工業產品。
環境條件或者環境試驗包括了產品所承受的自然環境條件和人工環境條件，以評價產品在實際貯存、運輸、安裝和使用過程中的性能。本文將基于GB/T2421-2020，深入探討單一環境參數對電子元件的主要影響。
環境因素對電子元件壽命的影響及重要性占比
常見的環境應力主要包括高低溫試驗箱">溫度、恒溫恒濕試驗箱">濕度、沙塵、鹽霧、陽光輻射、氣壓等。不同的環境應力對產品失效的影響是不一樣的，可以通過下圖看下環境應力與失效的比例關系。
1.溫度：溫度是影響電子元件壽命的關鍵因素之一。過高或過低的溫度都會加速電子元件的老化過程，導致性能下降甚至失效。在環境試驗中，溫度的重要性占比通常較高。
2.濕度：濕度對電子元件的影響主要體現在吸濕和腐蝕方面。高濕度環境會加速電子元件的吸濕過程，導致電性能下降和機械部件生銹。濕度的重要性占比也相對較高。
3.振動和沖擊：振動和沖擊會導致電子元件的機械損傷和接觸不良，影響其穩定性和可靠性。在運輸和使用過程中，振動和沖擊是常見的應力類型，其重要性占比不容忽視。
4.氣壓和輻射：氣壓變化和輻射對電子元件的影響相對較小，但在特定應用場景下仍需考慮。
單一環境參數對電子元件的主要影響及典型失效結果
試驗參數 | 主要影響 | 典型失效結果 |
高溫 | 熱老化：氧化、開裂和化學反應；軟化；融化；升華；黏度降低；蒸發；膨脹 | 絕緣失效，機械故障，機械應力增加，由于膨脹或潤滑劑性能損失導致運動部件的磨損增加 |
低溫 | 脆化；結冰；黏度增大和固化；機械強度的降低；物理性收縮 | 絕緣失效，開裂，機械故障，由于收縮或潤滑劑性能損失導致運動部件的磨損增加，密封和密封片的失效 |
高相對濕度 | 潮氣吸收或吸附；膨脹；機械強度降低；化學反應；腐蝕；電蝕；絕緣體的導電率增加 | 物理性損壞，絕緣失效，機械故障 |
低相對濕度 | 干燥；脆化；機械強度降低；收縮；動觸點間的磨損增大 | 機械故障，開裂 |
高氣壓 | 壓縮變形 | 機械故障，泄漏(密封損壞) |
低氣壓 | 膨脹；空氣的電氣強度降低；電暈和臭氧的形成；冷卻速度降低 | 機械故障，泄漏(密封失效),閃絡，過熱 |
太陽輻射 | 化學物理和光化學的反應；表面劣化；脆化；變色產生臭氧；加熱；不均勻加熱和機械應力 | 絕緣損壞，參見“高溫” |
沙塵 | 磨損和侵蝕；卡住和阻塞；導熱性減低；靜電效應 | 磨損增加，電氣故障，機械故障，過熱 |
腐蝕氣體 | 化學反應；腐蝕和電蝕；表面劣化；電導率增加； | 磨損增加，機械故障，電氣故障 |
風 | 施力；疲勞；材料沉積；阻塞；沖蝕；誘導振動 | 結構倒塌，機械故障，參見“沙塵”和“腐蝕氣體” |
雨 | 吸水率；溫度沖擊；沖蝕和腐蝕 | 電氣故障，開裂，泄漏，表面劣化 |
冰雹 | 沖蝕；溫度沖擊；機械形變 | 結構倒塌，表面損傷 |
降雪或結冰 | 機械負荷；吸水率；溫度沖擊 | 結構倒塌，參見“雨” |
快速溫度變化 | 溫度沖擊；局部加熱 | 機械故障，開裂，密封失效，泄漏 |
臭氧 | 快速氧化；催化(特別是橡膠);空氣的電氣強度降低 | 電氣故障；機械故障，細裂紋，開裂 |
穩態加速度；振動；碰撞或沖擊 | 機械應力；疲勞；共振 | 機械故障，運動部件磨損增加，結構倒塌 |
結語
GB/T2421-2020為電工電子產品環境試驗提供了專業的指導和規范。通過深入了解單一環境參數對電子元件的主要影響及其典型失效結果，我們可以更加準確地評估產品在實際應用中的環境適應性和可靠性。在未來的產品研發和生產過程中，我們應充分考慮環境因素對產品的影響，采取有效措施提高產品的環境適應能力，從而延長產品的使用壽命和市場競爭力。
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