常用低气压试验方法的标准依据的解析

凌宗欣，黄菊芹

（中国电子科技集团公司第五十五研究所，江苏 南京 210016）

常用低气压试验方法的标准依据的解析

凌宗欣，黄菊芹

（中国电子科技集团公司第五十五研究所，江苏 南京 210016）

以微波组件产品为例，论述了低气压环境对产品性能的影响，对比分析了常用的低气压试验方法的依据及不同点，提出了对密封要求比较高的、适用于航空航天作业环境的产品，在低气压环境试验之后应进行密封检测的必要性，为微波组件产品低气压试验的标准化工作的提升提供了参考。

微波组件；低气压试验；试验方法依据；密封检测

0 引言

微波电路组件产品是指利用各种微波元器件和其他零件组装而成，用同轴、波导或其他传输线形式与外电路相连，在系统中能独立地完成特定的功能，工作频率高于400MHz，出现故障后可进行维修的小型化微波电路类产品。随着整机使用环境的变化，微波组件产品也要适用不同的使用环境，如车载、机载、弹载和星载等作业环境。对于航空航天作业的产品，低气压试验是常见环境试验中的一种，因低气压环境条件对产品的危害性，低气压成为产品失效中不可忽略的一个因素，因而近年来成为环境试验研究的一个热点[1-3]。

1 低气压环境试验对产品造成的影响

当气压减小时空气绝缘材料的绝缘强度会减弱，易产生电晕放电、介质损耗增加和电离等现象，气压减小使散热条件变差，元器件温度上升，这些因素容易使被试样品在低气压条件下丧失规定的功能，甚至产生永久性损伤。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。

2 常见低气压试验的试验目的

通常，低气压试验的目的有3种：

a）确定军用装备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。对于军用设备，常指适用于高海波地区贮存/工作的设备；适用于在飞机增压或非增压舱中运输或工作的装备；适用于暴露在快速减压或爆炸减压环境中的装备，以确定暴露于该环境下的装备出现的故障是否会损坏其平台或造成人员伤害，以及飞机外部挂飞的装备等。

b）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。

c）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。

3 微波组件产品常用的低气压试验标准

通常，微波组件产品使用如下几个低气压试验标准：

1）GJB 150.2A-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》[4]；

2）GJB 360B-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MILSTD-202F）[5-6]；

3）GJB 548B-2005《微电子器件试验方法和程序 方法1001低气压 （高空作业）》 （等效美军标MIL-STD-883D）[7-8]；

4）GB/T 2421-2008《电工电子产品基本环境试验总则》；

5）GB/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）GB/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）GB/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）GB/T 2423.27-2005《电工电子产品基本环境试验规程试验Z/AMD高温/低气压综合试验方法》；

9）GB/T 2424.15-2008《电工电子产品基本环境试验规程》。

4 国军标引用的低气压试验内容的差异对比

a）是否有明确的适用温度条件

GJB 150、GJB 360中所阐述的低气压环境试验，均指常温条件下；另外，若装置元件的设备在低温低气压及高温低气压的综合环境下贮存和使用，而且有试验验证是高低温和低气压的综合环境是造成产品失效的主要原因，则应进行温度-气压综合环境试验 （详见本文第3章）。而GJB 548中阐述在试验期间及试验前的20 min内，试验温度应为 （25±10）℃。

b）主要适用对象的不同

GJB 150的适用对象为军用装备，GJB 360的适用对象为元件及其材料，GJB 548适用于军用及空间应用的微电子器件。

c）关于失效的描述不同

GJB 150中指出，对于该标准提到的试验方法中的程序3和程序4，仅当快速减压或爆炸减压对平台或人员造成危害时，才认为试件失效，对于该标准提到的试验方法中的程序1和程序2的失效未做说明；GJB 360指出失效详见各标准；GJB 548指出器件如出现飞弧、有害的电晕或其他任何影响器件工作缺陷或退化，都应视为失效。

d）关于参考飞行高度的描述不同

GJB 150不适用于飞行高度超过30 000 m的航天器、飞机或导弹上的装备，而GJB 360中给出了4 572～200 000 m不同高度下对应的低气压值，GJB 548也给出了4 572～200 000 m不同高度下对应的低气压值。对比GJB 360与GJB 548的低气压-高度表，GJB 548共列出了A、B、C、D、E、F、G 7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：3 000 m，70 kPa；J：18 000 m，7.6 kPa；K：25 000 m，2.5 kPa。不同国军标引用的高度气压条件的分析，为微波组件产品低气压试验的标准引用工作提供了参考条件。

e）关于保压时间的描述不同

GJB 150程序Ⅰ （贮存/空运）指出达到技术要求规定的压力后保压至少1 h，除了技术要求文件另有规定外；程序Ⅱ （工作/机外挂飞）没有对保压时间进行说明；程序Ⅲ （快速减压）指出在达到技术文件要求的压力后至少稳定地保持10 min，程序Ⅳ （爆炸减压）指出在达到规定的压力后至少稳定地保压10 min；GJB 360指出若无其他规定，试验样品在低气压条件下的试验时间可从下列值中选取：5 min、30 min、1 h、2 h、4 h、16 h；GJB 548没有对低气压的保压时间进行说明。

f）其他

对于微波组件产品，当产品对密封有较高的要求时，在模拟的低气压试验结束后，还应进行密封检测试验，以确定低气压试验对产品的密封性能是否有影响，该方法尤其对于星载、弹载的宇航产品极为重要。但是，在目前的GJB 548、GJB 360、GJB 150中，对于此项内容均尚未提及。

5 结束语

本文以微波组件产品为例，论述了低气压环境对产品性能的影响，重点对比分析了常用的国军标低气压试验方法依据的不同。本文所述的低气压试验方法依据的解析将为微波组件类军用产品的低气压试验的标准化依据水平的提高起到推动作用。

[1]于洋.简谈低气压环境对产品的影响及低气压试验方法标准的应用 [J].环境技术，1999，17（4）：24-25.

[2]李艳娇，刘志宏.高低温低气压试验设备的温度漂移问题探析 [J].环境技术，2003，21（2）：8-10.

[3]刘明治.可靠性试验 [M].北京：电子工业出版社，2004：186-188.

[4]GJB 150.2A-2009，军用装备实验室环境试验方法 [S].

[5]GJB 360B-2009，电子及电气元件试验方法 [S].

[6]MIL-STD-202F-1998，电子及电气元件试验方法 [S].

[7]GJB 548B-2005，微电子器件试验方法和程序 [S].

[8]MIL-STD-883D-2005，微电子器件试验方法和程序[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，山东临沂人，中国电子科技集团公司第五十五研究所质量保证部工程师，硕士，从事微波混合集成电路产品的质量保证工作。