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GB/T2421测试标准 | 一站式环境应力筛选解决方案
深度解读GB/T2421-2020：单一环境参数对电子元件的主要影响
导语：GB/T2421-2020《电工电子产品环境试验概述和指南》是电工电子产品环境试验领域的基础性标准。该标准旨在为评估各种环境因素对电工电子产品的影响提供通用的要求和指导。需要指出的是尽管GB/T2421起初是为电工电子产品制定的，但其标明的环境试验方法同样适用于其他工业产品。
环境条件或者环境试验包括了产品所承受的自然环境条件和人工环境条件，以评价产品在实际贮存、运输、安装和使用过程中的性能。本文将基于GB/T2421-2020，深入探讨单一环境参数对电子元件的主要影响。
环境因素对电子元件寿命的影响及重要性占比
常见的环境应力主要包括高低温试验箱">温度、恒温恒湿试验箱">湿度、沙尘、盐雾、阳光辐射、气压等。不同的环境应力对产品失效的影响是不一样的，可以通过下图看下环境应力与失效的比例关系。
1.温度：温度是影响电子元件寿命的关键因素之一。过高或过低的温度都会加速电子元件的老化过程，导致性能下降甚至失效。在环境试验中，温度的重要性占比通常较高。
2.湿度：湿度对电子元件的影响主要体现在吸湿和腐蚀方面。高湿度环境会加速电子元件的吸湿过程，导致电性能下降和机械部件生锈。湿度的重要性占比也相对较高。
3.振动和冲击：振动和冲击会导致电子元件的机械损伤和接触不良，影响其稳定性和可靠性。在运输和使用过程中，振动和冲击是常见的应力类型，其重要性占比不容忽视。
4.气压和辐射：气压变化和辐射对电子元件的影响相对较小，但在特定应用场景下仍需考虑。
单一环境参数对电子元件的主要影响及典型失效结果
试验参数 | 主要影响 | 典型失效结果 |
高温 | 热老化：氧化、开裂和化学反应；软化；融化；升华；黏度降低；蒸发；膨胀 | 绝缘失效，机械故障，机械应力增加，由于膨胀或润滑剂性能损失导致运动部件的磨损增加 |
低温 | 脆化；结冰；黏度增大和固化；机械强度的降低；物理性收缩 | 绝缘失效，开裂，机械故障，由于收缩或润滑剂性能损失导致运动部件的磨损增加，密封和密封片的失效 |
高相对湿度 | 潮气吸收或吸附；膨胀；机械强度降低；化学反应；腐蚀；电蚀；绝缘体的导电率增加 | 物理性损坏，绝缘失效，机械故障 |
低相对湿度 | 干燥；脆化；机械强度降低；收缩；动触点间的磨损增大 | 机械故障，开裂 |
高气压 | 压缩变形 | 机械故障，泄漏(密封损坏) |
低气压 | 膨胀；空气的电气强度降低；电晕和臭氧的形成；冷却速度降低 | 机械故障，泄漏(密封失效),闪络，过热 |
太阳辐射 | 化学物理和光化学的反应；表面劣化；脆化；变色产生臭氧；加热；不均匀加热和机械应力 | 绝缘损坏，参见“高温” |
沙尘 | 磨损和侵蚀；卡住和阻塞；导热性减低；静电效应 | 磨损增加，电气故障，机械故障，过热 |
腐蚀气体 | 化学反应；腐蚀和电蚀；表面劣化；电导率增加； | 磨损增加，机械故障，电气故障 |
风 | 施力；疲劳；材料沉积；阻塞；冲蚀；诱导振动 | 结构倒塌，机械故障，参见“沙尘”和“腐蚀气体” |
雨 | 吸水率；温度冲击；冲蚀和腐蚀 | 电气故障，开裂，泄漏，表面劣化 |
冰雹 | 冲蚀；温度冲击；机械形变 | 结构倒塌，表面损伤 |
降雪或结冰 | 机械负荷；吸水率；温度冲击 | 结构倒塌，参见“雨” |
快速温度变化 | 温度冲击；局部加热 | 机械故障，开裂，密封失效，泄漏 |
臭氧 | 快速氧化；催化(特别是橡胶);空气的电气强度降低 | 电气故障；机械故障，细裂纹，开裂 |
稳态加速度；振动；碰撞或冲击 | 机械应力；疲劳；共振 | 机械故障，运动部件磨损增加，结构倒塌 |
结语
GB/T2421-2020为电工电子产品环境试验提供了专业的指导和规范。通过深入了解单一环境参数对电子元件的主要影响及其典型失效结果，我们可以更加准确地评估产品在实际应用中的环境适应性和可靠性。在未来的产品研发和生产过程中，我们应充分考虑环境因素对产品的影响，采取有效措施提高产品的环境适应能力，从而延长产品的使用寿命和市场竞争力。
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