非密封性元器件在高低溫低氣壓試驗(yàn)箱為何容易失效？

【資料簡介】

 

一、資料概述

非密封性元器件無灌封膠、氣密外殼、密封墊圈防護(hù)，電路板、裸露觸點(diǎn)、開放式線圈、插接端子等都屬于此類。放入高低溫低氣壓試驗(yàn)箱開展高原、高空工況模擬測試時(shí)，失效概率遠(yuǎn)高于密封件，故障表現(xiàn)多為絕緣下降、短路打火、參數(shù)漂移、金屬腐蝕氧化，下文系統(tǒng)拆解失效機(jī)理，可直接下載存檔用于試驗(yàn)作業(yè)指導(dǎo)。

二、壓差氣流帶來雜質(zhì)侵入與物理損傷

高低溫低氣壓試驗(yàn)箱依靠真空泵抽取空氣形成負(fù)壓，升降壓過程中箱內(nèi)外存在氣壓差。非密封元器件內(nèi)部腔體與外界直接連通，降壓時(shí)內(nèi)部空氣向外急速溢出，升壓時(shí)箱內(nèi)氣體反向涌入元器件內(nèi)部。氣流會(huì)裹挾箱內(nèi)微量粉塵、水汽、油氣雜質(zhì)沖進(jìn)線路縫隙、引腳間隙。長周期高低溫低氣壓循環(huán)下，雜質(zhì)持續(xù)堆積，逐步形成導(dǎo)電污垢，直接拉低絕緣電阻；快速降壓產(chǎn)生的氣流沖擊，還會(huì)晃動(dòng)細(xì)小焊盤、漆包線，造成虛焊、斷線隱患。密封器件有殼體阻隔氣流沖擊，而非密封件暴露在壓差氣流沖刷之下。

三、低氣壓大幅削弱空氣絕緣，極易引發(fā)電弧放電

常壓下空氣是可靠絕緣介質(zhì)，可隔離裸露電極間隙。在高低溫低氣壓試驗(yàn)箱低壓環(huán)境中空氣分子密度降低，擊穿電壓顯著下降。非密封的高壓觸點(diǎn)、芯片引腳、功率銅排無密封層遮擋，同等電壓下極易出現(xiàn)電暈、拉弧放電。電弧高溫灼燒銅箔、引腳鍍層，造成金屬燒蝕缺損；輕微放電持續(xù)碳化線路基板，久而久之形成導(dǎo)電通道，出現(xiàn)漏電、短路故障。這也是新能源電控、航空開放型傳感件必須嚴(yán)控非密封結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵因素。

四、高低溫與低壓耦合加速金屬氧化、水汽凍融破壞

高低溫低氣壓試驗(yàn)箱可實(shí)現(xiàn) - 70℃至 150℃大幅溫變。高溫低壓環(huán)境下，金屬鍍層、裸露銅件氧化速度加快，低壓會(huì)加速鍍層內(nèi)部助劑揮發(fā)，保護(hù)層快速老化失效；極低溫工況中，隨氣流進(jìn)入元器件內(nèi)部的微量水汽凝結(jié)成冰霜，體積膨脹撐開微小縫隙、漆包絕緣層。溫度回升時(shí)冰霜融化形成液態(tài)水，附著在線路表面形成水膜，大幅降低絕緣性能。密封件內(nèi)部水汽被封閉量少，而非密封件持續(xù)與箱內(nèi)大氣交換水汽，凍融循環(huán)損傷成倍放大。

五、開放式絕緣材料物性快速衰減

非密封元器件依靠裸露的漆層、阻焊油墨、薄層絕緣膜實(shí)現(xiàn)隔離防護(hù)。在高低溫低氣壓試驗(yàn)箱低壓高溫環(huán)境里，絕緣涂層內(nèi)部增塑劑、小分子物質(zhì)極易揮發(fā)流失，涂層變脆開裂；低溫循環(huán)進(jìn)一步加劇裂紋擴(kuò)張。裂紋一旦形成，稀薄空氣與水汽直接侵入絕緣內(nèi)層，內(nèi)部導(dǎo)線、金屬基體失去防護(hù)，出現(xiàn)漏電、局部放電，器件阻值、輸出信號(hào)持續(xù)漂移，達(dá)不到使用精度要求。線圈、開放式變壓器這類器件，絕緣老化后還容易出現(xiàn)匝間短路。

六、試驗(yàn)優(yōu)化對(duì)策

使用高低溫低氣壓試驗(yàn)箱測試非密封元器件時(shí)，建議采用慢速升降壓模式減少氣流沖擊；提前對(duì)箱體干燥除濕；短時(shí)測試可噴涂臨時(shí)保護(hù)涂層；批量驗(yàn)證優(yōu)先優(yōu)化結(jié)構(gòu)增加簡易密封防護(hù)。

 

綜上，無氣密屏障導(dǎo)致的氣流雜質(zhì)侵入、低壓絕緣衰減、溫壓協(xié)同腐蝕老化，是非密封性元器件在高低溫低氣壓試驗(yàn)箱中頻發(fā)失效的核心根源，該結(jié)論可作為零部件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、試驗(yàn)判定的重要參考依據(jù)。