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1、电子信息产品环境适应性标准的现状及需求邱福来,方植彬,陆家乐(信息产业部电子第五研究所,广东广州5 1 0 6 1 0)摘要:环境适应性是电子信息产品重要的质量属性之一。通过对环境适应性技术及其标准发展的概况阐述,介绍了国内外电子信息产品环境适应性领域标准的现状和现有标准的需求情况。关键词:环境适应性;环境试验;电子信息产品;现状;需求中图分类号:T-6 5文献标识码:A文章编号:1 6 7 2-5 4 6 8(2 0 0 6)0 2-0 0 6 6-0 4S t a t u s a n dR e q u i r e me n t o f E n v i r o n me n t a l S
2、u i t a b i l i t yS t a n d a r d s f o r E l e c t r o n i c I n f o r ma t i o nP r o d u c tQ I UF u-l a i,F A N GZ h i-b i n,L UJ i a-l e(C E P R E I,G u a n g z h o u5 1 0 6 1 0,C h i n a)A b s t r a c t:T h e e n v i r o n m e n t a l s u i t a b i l i t y i s o n e o f t h e m o s t i m p o
3、r t a n t q u a l i t y c h a r a c t e r i s t i c s o f t h ee l e c t r o n i c i n f o r m a t i o np r o d u c t.T h e d e v e l o p m e n t o f t h e e n v i r o n m e n t a l s u i t a b i l i t y t e c h n o l o g y a n dt h es t a n d a r d s a r ei n t r o d u c e d.T h es t a t u s a n dd
4、 e m a n df o r t h es t a n d a r d s o nt h ee n v i r o n m e n t a l s u i t a b i l i t yo f t h e e l e c t r o n i c i n f o r m a t i o np r o d u c t a r e i n t r o d u c e d.K e yw o r d s:e n v i r o n m e n t a l s u i t a b i l i t y;e n v i r o n m e n t a l t e s t;e l e c t r o n i
5、ci n f o r m a t i o np r o d u c t;s t a-t u s;r e q u i r e m e n t收稿日期:2 0 0 5-0 9-1 0修回日期:2 0 0 6-0 3-0 1作者简介:邱福来(1 9 7 7-),男,广东丰顺人,信息产业部电子第五研究所环境工程研究中心助理工程师,主要从事环境试验、可靠性试验研究与评价工作。电 子 产 品 可 靠 性 与 环 境 试 验E L E C T R ON I CP R OD U C TR E L I A B I L I T YA N DE N V I R ON ME N T A LT E S T I N G综
6、述与展望2 0 0 6年4月第2 4卷 第2期1引言环境适应性技术起源于2 0世纪2 0年代,在第一次世界大战期间,因军用装备在热带地区使用导致损坏和故障现象显著地增加而开始研究。在4 0-5 0年代,开始通过环境试验的方法来考核和检验产品的环境适应能力,4 0年代主要是现场试验,并进行试验技术研究和制订试验规范;5 0年代末,开始试验室的人工模拟试验,美国陆、海、空三军都有了各自的环境试验规范和标准。6 0年代,美军联合制订出三军通用的环境试验方法M I L-S T D-8 1 0D,并开始对宇航环境的研究。这样就形成了从元器件、微电路到设备,从空中、陆地到海洋的完整环境试验军标体系。而民用
7、产品的环境适应性技术及标准的研究则比军用产品稍晚一些。当时的环境试验标准是菜单式的环境试验标准,经常会造成过度环境设计,使研制费用增大和延误进度。国际电工委员会(I E C)在1 9 4 8年决定成立一个旨在制订气候和机械耐久性试验方法的工作小组。到1 9 5 4年,这个隶属于T C 1 2的工作组颁布了I E C6 8标准电子元件的气候和机械强度耐久性基本试验方法(第一版),包括湿热、发V o l.2 4N o.2A p r.,2 0 0 6D I A N Z I C H A N P I NK E K A O X I N GY UH U A N J I N GS H I Y A N6 6D
8、I A N Z I C H A N P I NK E K A O X I N GY UH U A N J I N GS H I Y A N第2期霉、盐雾、冲击等试验方法。后经修订,于1 9 6 0年颁布了第二版,增加了太阳辐射、密封、焊接强度、大气污染等试验方法。随着电子信息产品环境问题的日益突出,I E C于1 9 6 1年成立了T C 5 0(环境试验技术委员会),专门从事环境试验机理、试验技术和试验程序的研究;1 9 7 3年又成立了T C 7 5(环境条件技术委员会)专门从事环境条件分类和分级的研究。T C 5 0和T C 7 5的建立,是“环境适应性技术”作为一个专业正式确立的主要标
9、志。它们的文件和标准吸取了各国的经验,集中了各国专家的智慧,故具有体系完整、结构严谨、技术先进、使用方便、内容完整充实等优点,已成为当今世界公认的科学技术交流和国际贸易的准则。为使环境条件和环境试验的标准工作更好地协调,I E C于1 9 9 7年0 6月将T C 7 5和T C 5 0合并组建为I E CT C 1 0 4委员会,其名称是“环境条件、分类和试验方法技术委员会”。与此同时,国外各种军用与民用标准、规范,手册、工具书等,内容上尽管没有一个明确的标准体系框架,但基本上都搭配形成一个系统,为电子信息产品环境适应性的各项工作提供服务。如M I L-S T D-2 1 0、M I L-S
10、 T D-8 1 0 F、美国陆军装备试验操作规程(M T P/T O P)和国际试验操作规程(I T O P),涉及范围广,对大到火箭、飞机,小到元器件、军需给养都有研究。这些标准对其它国家的武器装备环境试验标准的制定产生了深远的影响,尤其是M I L-S T D-8 1 0 F环境工程考虑和实验室试验更是环境试验方面的国际权威标准,它的正式发布是环境适应性技术发展的一个重要里程碑。它从单纯的环境试验方法标准逐步地演变为引导整个产品环境适应性工作的标准,明确地提出了环境工程与管理控制的概念,改变了人们对产品环境适应性和环境工程的认识,对环境适应性工作的进一步发展具有重要的推动作用。我国的环境
11、适应性技术开始于2 0世纪5 0年代后期,与前苏联、东欧国家合作,首先在广州、上海、海南等地建立天然曝露试验站,开展热带和亚热带气候环境、工业气体等对电子信息产品的影响研究。经历了从开始学习、搬用前苏联标准,到逐步建立我国自己的环境试验体系这一发展过程。在6 0-7 0年代的热带电子产品的研究中,我国成套地制订了环境条件、试验方法、产品环境技术要求和环境试验设备的标准,并贯彻实施,还开展了防护技术的研究,采用了一批新材料、新工艺。这对我国的援外工程项目和出口贸易工作起到了极大的推动作用,同时也促进我国产品水平的迅速提高。在8 0年代初,我国成立了“全国电工电子产品环境条件与环境试验标准化技术委
12、员会”(以下简称“标委会”)及其分会,有电子、航空、铁道等1 2个部委的有关专家参加,进一步地推动了我国环境技术标准化工作的发展。迄今,对应于I E C标准体系和按国内需要已制订了9 5个标准。各国的环境适应性标准体系一般都是依照环境试验的对象,分为以美国为中心的M I L标准系列和以欧洲为中心的I E C标准系列。目前的倾向是:军品以M I L标准为参考,民品以I E C标准为参考,并参照列为本国标。在各国目前的环境适应性标准体系中,以环境试验类标准居多,还有不少工程设计、数据手册等工具书,基本上满足了电子信息产品从整机、元器件到材料的各种环境试验的需要。2国际环境适应性标准现状2.1I E
13、 C环境适应性标准现状在I E CT C 1 0 4技术委员会制订的I E C6 0 0 6 8和I E C6 0 7 2 1系列标准中,内容涉及了各种环境试验方法与实施导则、环境条件的分类等,并将制订一系列指导各类专业产品合理选择环境条件和环境试验方法的导则性文件。目前T C 1 0 4正在制定、修订的标准共2 1项。2.2I S O环境适应性标准现状国际标准化制定的(I S O)环境适应性标准主要包括光学和光学仪器的I S O9 0 2 2系列标准,飞机和航空设备的I S O2 6 6 9、I S O2 6 7 1等系列标准以及金属镀层的I S O4 5 2 4等系列标准,但没有电子电工环
14、境适应性标准。2.3其它国家的环境适应性标准现状目前在电子信息产业中,各国使用的环境适应性标准各不相同,各个行业的标准也有所差别,如美国电子工业协会(E I A)是设计生产电子元件、部件、通信系统和设备的制造商以及工业界、政府和用户的利益代表者,在提高美国制造商的竞争力方面起到了重要的作用。其制定的E I A3 6 4系列标准,为电子连接器提供了完整的环境试验方法,在邱福来等:电子信息产品环境适应性标准的现状及需求6 7D I A N Z I C H A N P I NK E K A O X I N GY UH U A N J I N GS H I Y A N电子产品可靠性与环境试验2 0 0
15、 6年电子行业中被广泛应用。设有1 2 3个标准委员会和36 5 5个工作委员会的德国工业标准委员会(D I N),截至1 9 9 8年底,共制定和发布了2.5万个标准,每年大约制定1 5 0 0个标准,涉及建筑工程、采矿、冶金、化工、电工、安全技术、环境保护、卫生、消防、运输、家政等领域,其中8 0%以上已为欧洲各国所采用。成立于1 9 4 6年0 2月的日本工业标准调查会(J I S),其环境适应性标准(民品)是以I E C6 0 0 6 8标准为基础而制定的,主要是J I SC0 0 0 0系列(环境试验方法)。其中,J I SC0 0 1 0标准参照I E C6 8-1;J I SC0
16、 0 1 1标准等同于I E C6 8-2-1。为了与国际标准保持一致,目前日本停止使用J I SC0 0 0 0系列标准编号,而使用新的、与I E C标准编号保持一致的编号。日军标则以美军标为基础而制定,如J I SC5 0 2 0系列标准。英国标准学会(B S I)是世界上最早成立的国家标准化机构,其电子电工产品环境适应性标准目前主要以I E C6 0 0 6 8系列标准为中心,而光学和光学仪器环境适应性标准主要以I S O9 0 2 2系列标准为中心。为了适应全球化的需要,英国目前的新标准也启用了与E N及I E C一致的标准编号。英军的环境适应性标准为国防装备环境手册,它基本上采用了英
17、国国家标准和国际通用环境试验标准的资料,适用性强,内容编排合理、科学,值得借鉴。1 9 2 6年,法国标准化协会(A F N O R)成立。目前A F N O R积极参与到I E C6 0 0 6 8和E N6 0 0 6 8标准的制定中,成为有影响力的主导者之一,由此确保I E C和E N标准能反映法国的战略性观点和意见,为了与国际化更加融合,法国目前也采用了与E N及I E C一致的标准编号。美国试验与材料协会(A S T M)成立于1 8 9 8年,是美国最古老、最大的非盈利性的标准学术团体之一,其技术委员会下共设有20 0 4个分技术委员会,有1 0 58 1 7个单位参加了A S T
18、 M标准的制定工作。主要任务是制定材料、产品、系统以及服务等领域的特性和性能标准、试验方法和程序标准。A S T M标准由于其质量高,适应性好,赢得了美国工业界的官方信赖,不仅被美国工业界纷纷采用,而且被美国国防部和联邦政府各部门机构采用,有28 0 0项美国军用标准被A S T M标准所替代。3国内电子信息行业环境适应性标准现状目前由标委会归口的国家标准有1 4 6项,行业标准有1 4项,总计1 6 0项。“九五”期间,制、修订了4 3项标准,占现行标准总数的2 6.9%,大多数等同采用I E C的标准。在I E C/T C7 5(环境条件)现有1 9项的出版物(I E C6 0 7 2 1
19、)中,至今已有1 7项转化为国家标准,其中等同采用2项,等效采用3项,非等效采用1 2项;在I E C/T C5 0(环境试验)现有6 6项的出版物(I E C6 0 0 6 8)中,至今已有6 2项转化为国家标准,其中等同采用2 5项,等效采用3 6项,非等效采用1项。“十 五”期间要制定高原、干热和干热沙漠特殊环境标准体系,包括:环境技术名词术语、机电产品环境防护类型及命名通则、环境条件、人工模拟环境试验及导则、自然环境试验方法及导则、环境技术要求、设备选型设计检验规范、材料选用指导性文件,共计3 9项国家标准。国内环境适应性领域的标准以环境试验方法为主,主要是G B2 4 2 3电工电子
20、产品环境试验方法。有关环境条件、环境试验设备技术条件、环境测量、数据处理分析、环境试验与环境条件的国标 和 行 业 标 准 主 要 有G B4 7 4 9、G B4 7 9 8、G B5 1 7 0、H B6 7 8 3、H B7 1 2 2、G B1 0 5 8 6、H B5 8 3 0等。国内军用环境适用性领域的标准也是以环境试验方法为主,如G J B1 5 0军用设备环境试验方法、G J B3 6 0、G J B5 4 8。有关环境条件的标准有G J B1 1 7 2、G J B2 7 7 0、G J B3 4 9 3、G J B1 0 6 0、G J B2 8 2等。近年来,我国对军用
21、环境适应性标准很重视,作为产品环境适应性的顶层军标G J B4 2 3 9装备环境通用要求的正式颁布,标志着我军装备的环境适应性工作正在向环境工程的领域迈进。在电子信息产品环境适应性领域中,虽然现存的标准数量不少,但由于环境适应性技术基础理论研究滞后,导致现有的标准体系不完整,结构欠合理。现有的标准在技术上有的概念模糊,有的内容交叉重叠,且远不能覆盖电子信息产品环境适应性的工作要求,应重视电子信息产品环境标准新体系的建立。6 8D I A N Z I C H A N P I NK E K A O X I N GY UH U A N J I N GS H I Y A N第2期4电子信息行业对环境
22、适应性标准的需求情况4.1环境试验标准方面的需求长期以来,我国电子信息行业都把环境适应性工作重点放在环境试验方面,但是,很多公司和技术人员仍不知道环境试验的目的和作用,也不知道环境试验的条件如何选择和裁剪。原因是:1)国内尚缺乏从事环境适应性研究的专业人员;2)由于电子信息产品的种类繁多,使用的地理区域各不相同,且环境项目众多,各种试验程序考核的目的也不相同,因此,非环境适应性专业人员往往无法了解如何进行环境试验的技术文件的编写及进行相关的工作。为了达到环境试验的目的,其计划必须科学、规范,试验项目的选择、试验参数以及合格判据的确定都需要规范化,所以目前电子信息行业对环境试验的通用要求以及试验
23、指南方面有迫切的需求。4.2自然环境试验标准方面的需求美国的环境试验场所涉及的各类环境试验标准达8 5 0个,他们通过有效的环境试验,既评价材料的环境适应性,也积累大量的基础数据用于制定和修订标准。我国幅员广大,具有世界上9种气候类型分类的6种气候区,包括湿热、亚湿热、暖温、寒温、寒冷、干热,电子信息产品经受此类严酷的自然环境均会造成严重的影响。同时,电子信息产品的应用领域也在不断地扩展,在矿山、冶金、化工等企业中,也得到越来越广泛的使用,但在这些企业中还存在不少诸如化学腐蚀介质、高温、高湿、粉尘等因素的严酷使用环境,都会对电子信息产品造成严重的腐蚀。随着技术的发展,资源开发和国防建设发展的需
24、要,电子信息产品将会经受严酷的环境条件的影响,如深海、空间、极地,环境技术的研究更显得十分重要,但目前自然环境试验方面并无相应的国家标准支撑,所以国家应该加大投入,深入研究,制订出相应的自然环境试验标准,使电子信息产品能在海洋、湿热、寒冷、沙漠、高原等恶劣的环境中进行试验,提高我国电子信息产品的环境适应能力。同时,研究材料、产品人工模拟加速试验和自然(或实际使用)环境试验方法及两者的相关性,可以为加速评定材料、产品的环境适应性并预估它们的使用寿命和可靠性提供数据和科学依据。4.2其它环境试验标准方面的需求随着中国加入WT O,国产电子信息产品必将出口到世界各国,其环境条件将比目前更加复杂,我国
25、环境适应性领域的标准尽管数量不少,但其技术内容上还远远没有覆盖电子信息产品环境适应性的各项工作内容,没有形成一个相对较完整、结构层次合理的标准体系,很多工作缺乏规范性和科学性,明显地制约了环境适应性工作的有效性和顺利开展,制约了产品环境适应性水平的提高。除了以上两个方面的需求外,从我所接触到的情况看,在环境适应性设计、评价、环境设备标准等方面的需求也是迫在眉睫的。5结束语环境适应性关系到电子信息产品的生命。电子信息产品的可用性和可信性与环境适应性密切相关,国内外的大量数据表明,产品出现的故障有一半以上是由严酷的环境条件造成的。目前,电子信息产业需要一套代表新技术的环境适应性标准来建立实验室的试验环境。参考文献:1 魏铭炎.从I E C/T C5 0和T C7 5到T C1 0 4 J.环境技术,2 0 0 0,(1):1 9-2 2.2 梁星才.国内外机电产品环境技术现状及展望 J .环境技术,1 9 9 9,(5):2-7.3 国家技术监督局.采用国际标准和国外先进标准管理办法 M .北京:中国计量出版社,1 9 9 3.4 王树荣,李志清.环境试验 M.广州:华飞科技出版印刷公司,1 9 8 7.邱福来等:电子信息产品环境适应性标准的现状及需求6 9