​电子元器件低气压试验概述及高低温低气压试验箱的应用

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电子元器件低气压试验概述及高低温低气压试验箱的应用
(本文转至可靠性杂谈;苏州环境试验箱厂家丹泊仪器(昆山)有限公司研发生产的恒温恒湿试验箱、高低温湿热交变试验箱、盐雾腐蚀试验箱、三综合四综合试验箱及高低温低气压试验箱,采用意大利核心技术,其性能指标均不低于进口设备)

一、低气压环境

在地球引力作用下,空气依附在地球周围,形成大气层,大气层从地面一直向上延伸到数百公里高空。地球的引力使空气具有一定重量形成大气压力,在某高度上的大气压力,是该点以上垂直于地面的单位面积上整个空气柱的重量。大气压是各向同性的,即在某一点上,不管在哪个方向上测量大气压都是相等的。大气压力的大小主要取决于海拔高度,随高度的增加,大气压力逐渐降低,大气逐渐变得稀薄。高度接近于5.5km处,大气压力降低到大约海平面标准大气压值的一半;接近16km处的大气压力为标准海平面值的1/10;在接近31km处的大气压力为海平面标准大气压值的1/100.大气压力的降低,必然对高海拔地区使用的电工电子产品产生影响。我国约有50%的地球表面积高于海平面1000m,约有25%的面积高于海平面2000m.压力梯度越大,压力改变得越快,元器件损坏的机会就越多。
二、影响
1.绝缘性能变差:
在正常大气条件下,空气是绝好的绝缘介质,当这些产品用于高海拔地区时,由于大气压力降低, 当气压减小时,空气绝缘性能会减弱,易产生电晕放电、介质损耗增加、电离等现象;
2.温升的影响:
热耗散可以分成3种形式: 传导、对流和辐射。大量散热产品的散热主要依靠对流,即依靠产品周围的空气流动来散热,对流散热一般又可分为强迫通风散热和自然对流散热。自然对流散热是依靠产品发热产生的温度场,造成产品周围空气的温度梯度,使空气流动散热。强迫通风散热是通过强制措施,迫使空气流过产品,带走产品产生的热量。对强迫对流散热来说,在体积流不变情况下,随高度增加,大气压将伴随着空气密度降低。空气密度降低将直接影响强迫对流散热的效果。这是由于强迫对流散热是依靠气体的流动带走热量的。当高度增加时,由于空气密度下降,即使体积流量不变,气流的质量流量将随之降低。 气压减小使元器件的散热条件变差,元器件温度上升。这些因素都会使被试样品在低气压条件下丧失规定的功能,有时会产生永久性损伤。
3.对材料的影响:
在超高真空环境条件下( 如星载产品的宇航使用环境) .产品除了会发生散热困难外.某些金属和高分子材料会发生蒸发、升华和分解现象。这种情况下产生的有害气体.会影响产品的可靠性,尤其对塑封产品的影响会更大。
三、试验及标准
1.试验目的
常见低气压试验的试验目的通常有3种:
1)确定产品在常温条件下能否耐受低气压环境,在低气压环境下正常工作.以及耐受空气压力快速变化的能力。
2)确定常温条件下元件和材料在低气压下耐电击穿的能力,确定密封元件耐受气压差不被破坏的能力,确定低气压对元件工作特性的影响。
3)确定元器件和材料在气压减小时,由于空气和其他绝缘材料的绝缘强度减弱抗电击穿失效的能力。
2.参考标准
1) G J B 150.2A一2009《军用装备实验室环境试验方法第二部分低气压( 高度) 试验》;
2) G J B 360B一2009《电子及电气元件试验方法方法105低气压试验》( 等效美军标M IL—STD一202F) ;
3) G J B 548B一2005《微电子器件试验方法和程序方法1001低气压( 高空作业) 》标M IL—STD一883D);
4) G B2421—2008《电工电子产品基本环境试验总则》;
5) G B/T 2423,21—2008《电工电子产品基本环境试验规程试验M 低气压试验方法》;
6) G B/T 2423.25—2008《电工电子产品基本环境试验规程试验Z/AM 低温/低气压综合试验方法;
7)G B/T 2423.26—2008《电工电子产品基本环境试验规程试验Z/BM 高温/低气压综合试验方法》;
8) G B2423.27—2005《电工电子产品基本环境试验规程试验Z/AM D 高温/低气压综合试验方法》;
9) G B/T 2424.15—2008《电工电子产品基本环境试验规程》。
3.试验条件:
1)试验气压
GJB 548共列出了A、B、C、D、E、F、G7个不同条件下的高度气压值,并且所给出的试验条件有一定的规律性,随着飞行高度由低到高,气压值由大变小;GJB 360给出了A、B、C、D、E、F、G、H、I、J 10个不同条件下的高度气压值,并且所列的高度-气压表中的试验条件由A到试验条件E有一定的规律性,随着飞行高度由低到高,气压值由大变小,而由试验条件F到试验条件J没有呈现规律性。与GJB 548所列的试验条件对比,GJB 360试验条件增加了条件H到试验条件J,对应的气压高度条件分别为:H:3 000m 70kPa;J:18 000m,7.6kPa;K:25 000m, 2.5 kPa。
2、试验时间
GJB 360B-2009规定:
若无其他规定,试验样品在低气压条件下的试验时间,可从下列数值中选取:
5min、30min、1h、2h、4h和16h。
3、升降压速率
通常不大于10kPa/min。.
四、试验设备
低气压试验的主要设备为高低温低气压试验箱。可以在高低温低气压单项或同时作用下,进行贮存运输可靠性试验,并可同时对试件通电进行电气性能参数的测试。
高低温试验箱
五、问题与措施
1.问题
在低气压试验中元器件可能暴露的缺陷有:绝缘(电离、放电和介质损耗)和结热缺陷。
2.措施
1)针对在低气压情况下,容易产生放电现象,需加强绝缘电极及表面的绝缘性,灌封工艺是一个有效的解决办法。
2)元器件的热设计要充分考虑低气压带来的温升问题。


2018年11月27日 15:59
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