常用低氣壓試驗(yàn)方法的標(biāo)準(zhǔn)依據(jù)的解析

凌宗欣，黃菊芹

（中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第五十五研究所，江蘇 南京 210016）

常用低氣壓試驗(yàn)方法的標(biāo)準(zhǔn)依據(jù)的解析

凌宗欣，黃菊芹

（中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第五十五研究所，江蘇 南京 210016）

以微波組件產(chǎn)品為例，論述了低氣壓環(huán)境對(duì)產(chǎn)品性能的影響，對(duì)比分析了常用的低氣壓試驗(yàn)方法的依據(jù)及不同點(diǎn)，提出了對(duì)密封要求比較高的、適用于航空航天作業(yè)環(huán)境的產(chǎn)品，在低氣壓環(huán)境試驗(yàn)之后應(yīng)進(jìn)行密封檢測(cè)的必要性，為微波組件產(chǎn)品低氣壓試驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)化工作的提升提供了參考。

微波組件；低氣壓試驗(yàn)；試驗(yàn)方法依據(jù)；密封檢測(cè)

0 引言

微波電路組件產(chǎn)品是指利用各種微波元器件和其他零件組裝而成，用同軸、波導(dǎo)或其他傳輸線形式與外電路相連，在系統(tǒng)中能獨(dú)立地完成特定的功能，工作頻率高于400MHz，出現(xiàn)故障后可進(jìn)行維修的小型化微波電路類產(chǎn)品。隨著整機(jī)使用環(huán)境的變化，微波組件產(chǎn)品也要適用不同的使用環(huán)境，如車(chē)載、機(jī)載、彈載和星載等作業(yè)環(huán)境。對(duì)于航空航天作業(yè)的產(chǎn)品，低氣壓試驗(yàn)是常見(jiàn)環(huán)境試驗(yàn)中的一種，因低氣壓環(huán)境條件對(duì)產(chǎn)品的危害性，低氣壓成為產(chǎn)品失效中不可忽略的一個(gè)因素，因而近年來(lái)成為環(huán)境試驗(yàn)研究的一個(gè)熱點(diǎn)[1-3]。

1 低氣壓環(huán)境試驗(yàn)對(duì)產(chǎn)品造成的影響

當(dāng)氣壓減小時(shí)空氣絕緣材料的絕緣強(qiáng)度會(huì)減弱，易產(chǎn)生電暈放電、介質(zhì)損耗增加和電離等現(xiàn)象，氣壓減小使散熱條件變差，元器件溫度上升，這些因素容易使被試樣品在低氣壓條件下喪失規(guī)定的功能，甚至產(chǎn)生永久性損傷。在超高真空環(huán)境條件下 （如星載產(chǎn)品的宇航使用環(huán)境），產(chǎn)品除了會(huì)發(fā)生散熱困難外，某些金屬和高分子材料會(huì)發(fā)生蒸發(fā)、升華和分解現(xiàn)象。這種情況下產(chǎn)生的有害氣體，會(huì)影響產(chǎn)品的可靠性，尤其對(duì)塑封產(chǎn)品的影響會(huì)更大。

2 常見(jiàn)低氣壓試驗(yàn)的試驗(yàn)?zāi)康?/h2>

通常，低氣壓試驗(yàn)的目的有3種：

a）確定軍用裝備在常溫條件下能否耐受低氣壓環(huán)境，在低氣壓環(huán)境下正常工作，以及耐受空氣壓力快速變化的能力。對(duì)于軍用設(shè)備，常指適用于高海波地區(qū)貯存/工作的設(shè)備；適用于在飛機(jī)增壓或非增壓艙中運(yùn)輸或工作的裝備；適用于暴露在快速減壓或爆炸減壓環(huán)境中的裝備，以確定暴露于該環(huán)境下的裝備出現(xiàn)的故障是否會(huì)損壞其平臺(tái)或造成人員傷害，以及飛機(jī)外部掛飛的裝備等。

b）確定常溫條件下元件和材料在低氣壓下耐電擊穿的能力，確定密封元件耐受氣壓差不被破壞的能力，確定低氣壓對(duì)元件工作特性的影響。

c）確定元器件和材料在氣壓減小時(shí)，由于空氣和其他絕緣材料的絕緣強(qiáng)度減弱抗電擊穿失效的能力。

3 微波組件產(chǎn)品常用的低氣壓試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)

通常，微波組件產(chǎn)品使用如下幾個(gè)低氣壓試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)：

1）GJB 150.2A-2009《軍用裝備實(shí)驗(yàn)室環(huán)境試驗(yàn)方法 第二部分低氣壓 （高度）試驗(yàn)》[4]；

2）GJB 360B-2009《電子及電氣元件試驗(yàn)方法 方法105低氣壓試驗(yàn)》 （等效美軍標(biāo)MILSTD-202F）[5-6]；

3）GJB 548B-2005《微電子器件試驗(yàn)方法和程序 方法1001低氣壓 （高空作業(yè)）》 （等效美軍標(biāo)MIL-STD-883D）[7-8]；

4）GB/T 2421-2008《電工電子產(chǎn)品基本環(huán)境試驗(yàn)總則》；

5）GB/T 2423.21-2008《電工電子產(chǎn)品基本環(huán)境試驗(yàn)規(guī)程試驗(yàn)M低氣壓試驗(yàn)方法》；

6）GB/T 2423.25-2008《電工電子產(chǎn)品基本環(huán)境試驗(yàn)規(guī)程 試驗(yàn)Z/AM低溫/低氣壓綜合試驗(yàn)方法》；

7）GB/T 2423.26-2008《電工電子產(chǎn)品基本環(huán)境試驗(yàn)規(guī)程試驗(yàn)Z/BM高溫/低氣壓綜合試驗(yàn)方法》；

8）GB/T 2423.27-2005《電工電子產(chǎn)品基本環(huán)境試驗(yàn)規(guī)程試驗(yàn)Z/AMD高溫/低氣壓綜合試驗(yàn)方法》；

9）GB/T 2424.15-2008《電工電子產(chǎn)品基本環(huán)境試驗(yàn)規(guī)程》。

4 國(guó)軍標(biāo)引用的低氣壓試驗(yàn)內(nèi)容的差異對(duì)比

a）是否有明確的適用溫度條件

GJB 150、GJB 360中所闡述的低氣壓環(huán)境試驗(yàn)，均指常溫條件下；另外，若裝置元件的設(shè)備在低溫低氣壓及高溫低氣壓的綜合環(huán)境下貯存和使用，而且有試驗(yàn)驗(yàn)證是高低溫和低氣壓的綜合環(huán)境是造成產(chǎn)品失效的主要原因，則應(yīng)進(jìn)行溫度-氣壓綜合環(huán)境試驗(yàn) （詳見(jiàn)本文第3章）。而GJB 548中闡述在試驗(yàn)期間及試驗(yàn)前的20 min內(nèi)，試驗(yàn)溫度應(yīng)為 （25±10）℃。

b）主要適用對(duì)象的不同

GJB 150的適用對(duì)象為軍用裝備，GJB 360的適用對(duì)象為元件及其材料，GJB 548適用于軍用及空間應(yīng)用的微電子器件。

c）關(guān)于失效的描述不同

GJB 150中指出，對(duì)于該標(biāo)準(zhǔn)提到的試驗(yàn)方法中的程序3和程序4，僅當(dāng)快速減壓或爆炸減壓對(duì)平臺(tái)或人員造成危害時(shí)，才認(rèn)為試件失效，對(duì)于該標(biāo)準(zhǔn)提到的試驗(yàn)方法中的程序1和程序2的失效未做說(shuō)明；GJB 360指出失效詳見(jiàn)各標(biāo)準(zhǔn)；GJB 548指出器件如出現(xiàn)飛弧、有害的電暈或其他任何影響器件工作缺陷或退化，都應(yīng)視為失效。

d）關(guān)于參考飛行高度的描述不同

GJB 150不適用于飛行高度超過(guò)30 000 m的航天器、飛機(jī)或?qū)椛系难b備，而GJB 360中給出了4 572～200 000 m不同高度下對(duì)應(yīng)的低氣壓值，GJB 548也給出了4 572～200 000 m不同高度下對(duì)應(yīng)的低氣壓值。對(duì)比GJB 360與GJB 548的低氣壓-高度表，GJB 548共列出了A、B、C、D、E、F、G 7個(gè)不同條件下的高度氣壓值，并且所給出的試驗(yàn)條件有一定的規(guī)律性，隨著飛行高度由低到高，氣壓值由大變??；GJB 360給出了A、B、C、D、E、F、G、H、I、J 10個(gè)不同條件下的高度氣壓值，并且所列的高度-氣壓表中的試驗(yàn)條件由A到試驗(yàn)條件E有一定的規(guī)律性，隨著飛行高度由低到高，氣壓值由大變小，而由試驗(yàn)條件F到試驗(yàn)條件J沒(méi)有呈現(xiàn)規(guī)律性。與GJB 548所列的試驗(yàn)條件對(duì)比，GJB 360試驗(yàn)條件增加了條件H到試驗(yàn)條件J，對(duì)應(yīng)的氣壓高度條件分別為：H：3 000 m，70 kPa；J：18 000 m，7.6 kPa；K：25 000 m，2.5 kPa。不同國(guó)軍標(biāo)引用的高度氣壓條件的分析，為微波組件產(chǎn)品低氣壓試驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)引用工作提供了參考條件。

e）關(guān)于保壓時(shí)間的描述不同

GJB 150程序Ⅰ （貯存/空運(yùn)）指出達(dá)到技術(shù)要求規(guī)定的壓力后保壓至少1 h，除了技術(shù)要求文件另有規(guī)定外；程序Ⅱ （工作/機(jī)外掛飛）沒(méi)有對(duì)保壓時(shí)間進(jìn)行說(shuō)明；程序Ⅲ （快速減壓）指出在達(dá)到技術(shù)文件要求的壓力后至少穩(wěn)定地保持10 min，程序Ⅳ （爆炸減壓）指出在達(dá)到規(guī)定的壓力后至少穩(wěn)定地保壓10 min；GJB 360指出若無(wú)其他規(guī)定，試驗(yàn)樣品在低氣壓條件下的試驗(yàn)時(shí)間可從下列值中選?。? min、30 min、1 h、2 h、4 h、16 h；GJB 548沒(méi)有對(duì)低氣壓的保壓時(shí)間進(jìn)行說(shuō)明。

f）其他

對(duì)于微波組件產(chǎn)品，當(dāng)產(chǎn)品對(duì)密封有較高的要求時(shí)，在模擬的低氣壓試驗(yàn)結(jié)束后，還應(yīng)進(jìn)行密封檢測(cè)試驗(yàn)，以確定低氣壓試驗(yàn)對(duì)產(chǎn)品的密封性能是否有影響，該方法尤其對(duì)于星載、彈載的宇航產(chǎn)品極為重要。但是，在目前的GJB 548、GJB 360、GJB 150中，對(duì)于此項(xiàng)內(nèi)容均尚未提及。

5 結(jié)束語(yǔ)

本文以微波組件產(chǎn)品為例，論述了低氣壓環(huán)境對(duì)產(chǎn)品性能的影響，重點(diǎn)對(duì)比分析了常用的國(guó)軍標(biāo)低氣壓試驗(yàn)方法依據(jù)的不同。本文所述的低氣壓試驗(yàn)方法依據(jù)的解析將為微波組件類軍用產(chǎn)品的低氣壓試驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)化依據(jù)水平的提高起到推動(dòng)作用。

[1]于洋.簡(jiǎn)談低氣壓環(huán)境對(duì)產(chǎn)品的影響及低氣壓試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)用 [J].環(huán)境技術(shù)，1999，17（4）：24-25.

[2]李艷嬌，劉志宏.高低溫低氣壓試驗(yàn)設(shè)備的溫度漂移問(wèn)題探析 [J].環(huán)境技術(shù)，2003，21（2）：8-10.

[3]劉明治.可靠性試驗(yàn) [M].北京：電子工業(yè)出版社，2004：186-188.

[4]GJB 150.2A-2009，軍用裝備實(shí)驗(yàn)室環(huán)境試驗(yàn)方法 [S].

[5]GJB 360B-2009，電子及電氣元件試驗(yàn)方法 [S].

[6]MIL-STD-202F-1998，電子及電氣元件試驗(yàn)方法 [S].

[7]GJB 548B-2005，微電子器件試驗(yàn)方法和程序 [S].

[8]MIL-STD-883D-2005，微電子器件試驗(yàn)方法和程序[S].

Standard Analysis for Test M ethods of Low Pressure Test

LING Zong-xin，HUANG Ju-qin
（No.55 Research Institute of CETC，Nanjing 210016，China）

Taking microwave assembly products as an example，the influence of low pressure environment on products is discussed.The basis and differences of commonly used low pressure testmethods are analyzed.The necessity of seal detection for products with high requirement for sealing per form ance in the aerospace environm ent after the low air p ressure test is presented，which provides a reference for standardization work for low pressure testmethods on microwave components.

microwave assembly；low pressure test；testmethod basis；seal test

TN 12；T-652.1

：A

：1672-5468（2015）01-0054-03

10.3969/j.issn.1672-5468.2015.01.011

2014-08-05

凌宗欣 （1984-），女，山東臨沂人，中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第五十五研究所質(zhì)量保證部工程師，碩士，從事微波混合集成電路產(chǎn)品的質(zhì)量保證工作。