一、低氣壓環境
在地(di)球(qiu)(qiu)引(yin)力(li)(li)作用下，空(kong)氣依附在地(di)球(qiu)(qiu)周(zhou)圍(wei)，形(xing)成(cheng)大氣層，大氣層從地(di)面一直向上延伸到數百公里高空(kong)。地(di)球(qiu)(qiu)的引(yin)力(li)(li)使空(kong)氣具有一定重量形(xing)成(cheng)大氣壓力(li)(li)，在某(mou)高度(du)上的大氣壓力(li)(li)，是該點(dian)以上垂直于地(di)面的單位面積(ji)上整個空(kong)氣柱的重量。
大(da)(da)(da)(da)氣(qi)(qi)(qi)壓(ya)是(shi)各向(xiang)同(tong)性的(de)(de)(de)，即在(zai)(zai)某一點上，不管在(zai)(zai)哪個方(fang)向(xiang)上測(ce)量大(da)(da)(da)(da)氣(qi)(qi)(qi)壓(ya)都是(shi)相等的(de)(de)(de)。大(da)(da)(da)(da)氣(qi)(qi)(qi)壓(ya)力(li)的(de)(de)(de)大(da)(da)(da)(da)小(xiao)主(zhu)要取決于(yu)海拔高(gao)度(du)(du)，隨高(gao)度(du)(du)的(de)(de)(de)增加，大(da)(da)(da)(da)氣(qi)(qi)(qi)壓(ya)力(li)逐(zhu)漸降(jiang)低，大(da)(da)(da)(da)氣(qi)(qi)(qi)逐(zhu)漸變(bian)得稀薄。高(gao)度(du)(du)接(jie)(jie)近(jin)(jin)于(yu)5.5km處，大(da)(da)(da)(da)氣(qi)(qi)(qi)壓(ya)力(li)降(jiang)低到大(da)(da)(da)(da)約海平面(mian)標(biao)準(zhun)大(da)(da)(da)(da)氣(qi)(qi)(qi)壓(ya)值(zhi)(zhi)(zhi)的(de)(de)(de)一半;接(jie)(jie)近(jin)(jin)16km處的(de)(de)(de)大(da)(da)(da)(da)氣(qi)(qi)(qi)壓(ya)力(li)為(wei)標(biao)準(zhun)海平面(mian)值(zhi)(zhi)(zhi)的(de)(de)(de)1/10;在(zai)(zai)接(jie)(jie)近(jin)(jin)31km處的(de)(de)(de)大(da)(da)(da)(da)氣(qi)(qi)(qi)壓(ya)力(li)為(wei)海平面(mian)標(biao)準(zhun)大(da)(da)(da)(da)氣(qi)(qi)(qi)壓(ya)值(zhi)(zhi)(zhi)的(de)(de)(de)1/100。
大氣壓力(li)的(de)(de)降低，必然對高(gao)海拔地區(qu)使(shi)用的(de)(de)電(dian)工電(dian)子產品產生影響(xiang)。我(wo)國約有50%的(de)(de)地球表(biao)面積高(gao)于海平面1000m，約有25%的(de)(de)面積高(gao)于海平面2000m。壓力(li)梯(ti)度越(yue)大，壓力(li)改變得越(yue)快，元器件損(sun)壞的(de)(de)機會就越(yue)多。
二(er)、低氣壓環境對(dui)電子元器件(jian)的影響
No. 01對(dui)散熱產品(pin)影響
電(dian)(dian)工電(dian)(dian)子(zi)產品(pin)中(zhong)有相當一(yi)部分(fen)是散熱(re)產品(pin)，如電(dian)(dian)機、變壓(ya)(ya)器等，這(zhe)些產品(pin)在使(shi)(shi)用中(zhong)要消耗一(yi)部分(fen)電(dian)(dian)能(neng)，使(shi)(shi)其變成熱(re)能(neng)，使(shi)(shi)產品(pin)溫度升(sheng)(sheng)高。散熱(re)產品(pin)的溫升(sheng)(sheng)隨(sui)大(da)氣壓(ya)(ya)的降低(di)而增加。表1列出了小(xiao)型三向異步電(dian)(dian)動機溫升(sheng)(sheng)隨(sui)海拔高度的變化。
由表1可(ke)以看出：散熱(re)產品的溫升隨海拔高度的增(zeng)加(大氣壓力的降低)而增(zeng)加
溫升與海拔(ba)高度(du)大致成線性關系，如圖1所示(shi)。其(qi)斜率取決于本身(shen)結構、散熱情況、環境溫度(du)等因素。
散熱(re)產品的熱(re)耗散可以分(fen)成3種(zhong)形(xing)式：傳導(dao)、對(dui)流(liu)和輻射。
大量散(san)(san)熱(re)(re)(re)(re)產(chan)品(pin)的散(san)(san)熱(re)(re)(re)(re)主要依靠對(dui)(dui)(dui)流，即(ji)依靠產(chan)品(pin)周圍的空氣(qi)(qi)流動(dong)來散(san)(san)熱(re)(re)(re)(re)，對(dui)(dui)(dui)流散(san)(san)熱(re)(re)(re)(re)一般又可分為強迫(po)通(tong)風散(san)(san)熱(re)(re)(re)(re)和(he)自然對(dui)(dui)(dui)流散(san)(san)熱(re)(re)(re)(re)。自然對(dui)(dui)(dui)流散(san)(san)熱(re)(re)(re)(re)是依靠產(chan)品(pin)發(fa)熱(re)(re)(re)(re)產(chan)生(sheng)(sheng)的溫(wen)度(du)場，造成產(chan)品(pin)周圍空氣(qi)(qi)的溫(wen)度(du)梯(ti)度(du)，使(shi)空氣(qi)(qi)流動(dong)散(san)(san)熱(re)(re)(re)(re)。強迫(po)通(tong)風散(san)(san)熱(re)(re)(re)(re)是通(tong)過(guo)強制措施，迫(po)使(shi)空氣(qi)(qi)流過(guo)產(chan)品(pin)，帶走產(chan)品(pin)產(chan)生(sheng)(sheng)的熱(re)(re)(re)(re)量。
對(dui)(dui)強(qiang)迫對(dui)(dui)流(liu)(liu)(liu)散(san)熱(re)來說，在(zai)體積(ji)(ji)流(liu)(liu)(liu)不變(bian)情況(kuang)下(xia)，隨(sui)高度(du)(du)增加，大氣壓(ya)將(jiang)伴隨(sui)著空(kong)氣密度(du)(du)降(jiang)低(di)。空(kong)氣密度(du)(du)降(jiang)低(di)將(jiang)直接影(ying)響(xiang)強(qiang)迫對(dui)(dui)流(liu)(liu)(liu)散(san)熱(re)的(de)效果(guo)。這是(shi)由于(yu)強(qiang)迫對(dui)(dui)流(liu)(liu)(liu)散(san)熱(re)是(shi)依靠氣體的(de)流(liu)(liu)(liu)動(dong)帶走熱(re)量(liang)的(de)。一般電機用(yong)的(de)冷卻風扇(shan)，是(shi)保證流(liu)(liu)(liu)過(guo)電機的(de)體積(ji)(ji)流(liu)(liu)(liu)量(liang)不變(bian)，當(dang)高度(du)(du)增加時，由于(yu)空(kong)氣密度(du)(du)下(xia)降(jiang)，即使(shi)體積(ji)(ji)流(liu)(liu)(liu)量(liang)不變(bian)，氣流(liu)(liu)(liu)的(de)質量(liang)流(liu)(liu)(liu)量(liang)將(jiang)隨(sui)之降(jiang)低(di)。
No. 02對電子元(yuan)器件性能的影響
高度增(zeng)加氣(qi)(qi)壓(ya)(ya)降低，對(dui)(dui)電子元器(qi)件的性能(neng)也會產(chan)生(sheng)影響。特別(bie)是以空氣(qi)(qi)作(zuo)(zuo)為(wei)(wei)絕緣(yuan)介質(zhi)的設(she)備，低氣(qi)(qi)壓(ya)(ya)對(dui)(dui)其影響更為(wei)(wei)顯著(zhu)。在正(zheng)常(chang)(chang)大(da)氣(qi)(qi)條件下，空氣(qi)(qi)是絕好的絕緣(yuan)介質(zhi)，許多電器(qi)產(chan)品采用空氣(qi)(qi)作(zuo)(zuo)為(wei)(wei)絕介質(zhi)。當這些產(chan)品用于(yu)高海拔地區(qu)作(zuo)(zuo)為(wei)(wei)械設(she)備時，由于(yu)大(da)氣(qi)(qi)壓(ya)(ya)力降低，常(chang)(chang)常(chang)(chang)在電場強度較強的電極附近產(chan)生(sheng)局部放電現象。更嚴重的是有時會發生(sheng)空氣(qi)(qi)間隙擊穿，這意味著(zhu)設(she)備的正(zheng)常(chang)(chang)工作(zuo)(zuo)受到破壞(huai)。
三、低氣壓環(huan)境(jing)下電(dian)子元器(qi)件的可靠性控制
#01 元器件的合理(li)選用
根據元(yuan)(yuan)器件在(zai)電路中的(de)(de)使(shi)用(yong)(yong)特性(xing)(xing)(xing)進行設計(ji)分(fen)(fen)(fen)(fen)析(xi)(xi)(xi)(xi)并合理選用(yong)(yong)元(yuan)(yuan)器件，是元(yuan)(yuan)器件可(ke)(ke)靠性(xing)(xing)(xing)的(de)(de)基礎。電子(zi)元(yuan)(yuan)器件的(de)(de)可(ke)(ke)靠性(xing)(xing)(xing)控(kong)制(zhi)點應前移，從(cong)源頭(tou)抓起(qi)，即(ji)從(cong)設計(ji)選用(yong)(yong)、優選廠家(jia)、壓縮品(pin)種(zhong)、可(ke)(ke)靠性(xing)(xing)(xing)試驗、提高質量等級抓起(qi)，使(shi)那些(xie)用(yong)(yong)代價換(huan)來的(de)(de)預防(fang)措(cuo)施(shi)在(zai)源頭(tou)就發揮作用(yong)(yong)，而(er)不(bu)能總是處于補救措(cuo)施(shi)狀態。并且，應該從(cong)元(yuan)(yuan)器件可(ke)(ke)靠性(xing)(xing)(xing)物理分(fen)(fen)(fen)(fen)析(xi)(xi)(xi)(xi)角度，系(xi)統地(di)進行失效(xiao)(xiao)(xiao)信息的(de)(de)收集與(yu)(yu)(yu)分(fen)(fen)(fen)(fen)析(xi)(xi)(xi)(xi)、失效(xiao)(xiao)(xiao)分(fen)(fen)(fen)(fen)析(xi)(xi)(xi)(xi)、破壞性(xing)(xing)(xing)物理分(fen)(fen)(fen)(fen)析(xi)(xi)(xi)(xi)、密(mi)封器件內部氣氛分(fen)(fen)(fen)(fen)析(xi)(xi)(xi)(xi)、失效(xiao)(xiao)(xiao)模(mo)式及機(ji)理與(yu)(yu)(yu)工藝(yi)的(de)(de)相關(guan)性(xing)(xing)(xing)分(fen)(fen)(fen)(fen)析(xi)(xi)(xi)(xi)、失效(xiao)(xiao)(xiao)模(mo)式與(yu)(yu)(yu)影響分(fen)(fen)(fen)(fen)析(xi)(xi)(xi)(xi)等元(yuan)(yuan)器件的(de)(de)質量與(yu)(yu)(yu)可(ke)(ke)靠性(xing)(xing)(xing)分(fen)(fen)(fen)(fen)析(xi)(xi)(xi)(xi)技術(shu)等，將(jiang)元(yuan)(yuan)器件質量與(yu)(yu)(yu)可(ke)(ke)靠性(xing)(xing)(xing)分(fen)(fen)(fen)(fen)析(xi)(xi)(xi)(xi)技術(shu)融入元(yuan)(yuan)器件產品(pin)設計(ji)、制(zhi)造過程，實現元(yuan)(yuan)器件的(de)(de)可(ke)(ke)靠性(xing)(xing)(xing)增長。
#02 元器件的(de)監制、試驗(yan)和驗(yan)收
元器(qi)件(jian)(jian)(jian)的生(sheng)產、試驗(yan)和(he)(he)(he)驗(yan)收(shou)，是(shi)保證元器(qi)件(jian)(jian)(jian)質量的重要環節，也是(shi)航天產品元器(qi)件(jian)(jian)(jian)可靠性的關鍵控制(zhi)點，其過程控制(zhi)的好壞決定了(le)元器(qi)件(jian)(jian)(jian)的固有(you)質量。電子元器(qi)件(jian)(jian)(jian)按功能劃分，有(you)電子元件(jian)(jian)(jian)、分立器(qi)件(jian)(jian)(jian)和(he)(he)(he)微(wei)電路等;按采(cai)購渠道劃分，有(you)進(jin)口和(he)(he)(he)國產元器(qi)件(jian)(jian)(jian)之分;按產品成熟性劃分，有(you)貨(huo)架產品和(he)(he)(he)新品器(qi)件(jian)(jian)(jian)。不同元器(qi)件(jian)(jian)(jian)有(you)不同的控制(zhi)要求(qiu)，在下廠監制(zhi)和(he)(he)(he)驗(yan)收(shou)、到貨(huo)檢驗(yan)時(shi)應(ying)有(you)不同的處(chu)理方法和(he)(he)(he)程序。因此，應(ying)將元器(qi)件(jian)(jian)(jian)分門別類地(di)進(jin)行(xing)劃分，規定各類元器(qi)件(jian)(jian)(jian)的監制(zhi)方式、特(te)殊試驗(yan)要求(qiu)和(he)(he)(he)驗(yan)收(shou)辦法，并(bing)明(ming)確相(xiang)應(ying)的程序和(he)(he)(he)執行(xing)單(dan)位或部門。
#03 破壞性(xing)物理(li)分(fen)析
元(yuan)器(qi)件(jian)(jian)DPA(破壞性物理(li)(li)分析)的(de)(de)主要目的(de)(de)是(shi)要防止有(you)明(ming)顯或潛在缺陷的(de)(de)元(yuan)器(qi)件(jian)(jian)裝機(ji)(ji)(ji)使用(yong)。除(chu)用(yong)于元(yuan)器(qi)件(jian)(jian)的(de)(de)質(zhi)量(liang)鑒(jian)定外，在航天產(chan)品中，還用(yong)于元(yuan)器(qi)件(jian)(jian)的(de)(de)驗收、裝機(ji)(ji)(ji)前元(yuan)器(qi)件(jian)(jian)的(de)(de)質(zhi)量(liang)復查、元(yuan)器(qi)件(jian)(jian)超期(qi)復驗以及(ji)元(yuan)器(qi)件(jian)(jian)的(de)(de)失效分析。在一般產(chan)品上，DPA通常用(yong)于已裝機(ji)(ji)(ji)元(yuan)器(qi)件(jian)(jian)的(de)(de)質(zhi)量(liang)驗證。在航天產(chan)品上，DPA必須在元(yuan)器(qi)件(jian)(jian)裝機(ji)(ji)(ji)以前完(wan)成，因(yin)此，需明(ming)確航天產(chan)品用(yong)元(yuan)器(qi)件(jian)(jian)進行DPA的(de)(de)時機(ji)(ji)(ji)、DPA的(de)(de)試驗項目、實施DPA的(de)(de)機(ji)(ji)(ji)構、DPA的(de)(de)數(shu)據記錄要求(qiu)和(he)DPA結(jie)果(guo)的(de)(de)處理(li)(li)方法。
#04 元器(qi)件的失效分析方法(fa)
元(yuan)(yuan)器(qi)(qi)件(jian)失(shi)效(xiao)(xiao)分析(xi)的主(zhu)要任務是對失(shi)效(xiao)(xiao)的元(yuan)(yuan)器(qi)(qi)件(jian)進(jin)行必要的電、物理(li)、化學的檢測，并結合元(yuan)(yuan)器(qi)(qi)件(jian)失(shi)效(xiao)(xiao)前后的具體(ti)情況及(ji)有關技術文件(jian)進(jin)行分析(xi)，以確定(ding)元(yuan)(yuan)器(qi)(qi)件(jian)的失(shi)效(xiao)(xiao)模式、失(shi)效(xiao)(xiao)機理(li)和(he)造(zao)成(cheng)失(shi)效(xiao)(xiao)的原因。通過(guo)失(shi)效(xiao)(xiao)分析(xi)可以發(fa)現失(shi)效(xiao)(xiao)元(yuan)(yuan)器(qi)(qi)件(jian)的固(gu)有質量(liang)問題，也有可能發(fa)現元(yuan)(yuan)器(qi)(qi)件(jian)因不(bu)按規定(ding)條件(jian)使(shi)用而失(shi)效(xiao)(xiao)的使(shi)用質量(liang)問題，通過(guo)向有關方面反饋，促使(shi)責任方采取糾(jiu)正措施，提高元(yuan)(yuan)器(qi)(qi)件(jian)的固(gu)有質量(liang)或(huo)使(shi)用質量(liang)。
相對來說，失效(xiao)模式的(de)(de)(de)確定(ding)(ding)比較簡單，而確定(ding)(ding)失效(xiao)機(ji)理(li)的(de)(de)(de)難度(du)較大，分析人員必須(xu)掌握元(yuan)(yuan)器件(jian)的(de)(de)(de)設計、工藝和有(you)關(guan)的(de)(de)(de)理(li)化知識，并有(you)一定(ding)(ding)的(de)(de)(de)實踐經(jing)驗。此外，還要(yao)具(ju)(ju)備較復雜(za)的(de)(de)(de)儀器、設備。在明確失效(xiao)機(ji)理(li)后，還必須(xu)找(zhao)出失效(xiao)原因(yin)，才(cai)能避(bi)免重復失效(xiao)，提高(gao)元(yuan)(yuan)器件(jian)的(de)(de)(de)固有(you)質(zhi)量或使用質(zhi)量。但根據失效(xiao)機(ji)理(li)確定(ding)(ding)失效(xiao)原因(yin)，往往涉(she)及失效(xiao)現(xian)場(chang)和責任人等(deng)具(ju)(ju)體情況，確定(ding)(ding)起來有(you)相當大的(de)(de)(de)難度(du)。
因(yin)此，首先要確定進(jin)行失(shi)(shi)效(xiao)分(fen)(fen)析(xi)的(de)單位，規(gui)定提交失(shi)(shi)效(xiao)分(fen)(fen)析(xi)的(de)程序和(he)失(shi)(shi)效(xiao)信息，以及產(chan)(chan)品研(yan)制各階(jie)段(duan)失(shi)(shi)效(xiao)元器(qi)件的(de)失(shi)(shi)效(xiao)信息記錄要求等，然后(hou)，根據(ju)失(shi)(shi)效(xiao)分(fen)(fen)析(xi)的(de)結論，對引起失(shi)(shi)效(xiao)的(de)原因(yin)進(jin)行歸零處理。若(ruo)為(wei)設計缺陷，應(ying)和(he)生產(chan)(chan)廠家一起找(zhao)出問(wen)題所在并(bing)進(jin)行改進(jin);若(ruo)為(wei)操(cao)作失(shi)(shi)誤，必須嚴格操(cao)作規(gui)范，避免引入(ru)人為(wei)的(de)失(shi)(shi)誤。從而達到失(shi)(shi)效(xiao)分(fen)(fen)析(xi)的(de)目(mu)的(de)，使器(qi)件制造和(he)生產(chan)(chan)操(cao)作更上一個臺階(jie)。
#05 元器件質量信息(xi)的管(guan)理
在(zai)元(yuan)器(qi)(qi)件(jian)(jian)選用(yong)、采購、監制(zhi)和(he)驗(yan)收、篩選和(he)復驗(yan)以(yi)(yi)及(ji)(ji)失效分析質量(liang)(liang)(liang)保證(zheng)環節(jie)中(zhong)，存在(zai)大量(liang)(liang)(liang)的元(yuan)器(qi)(qi)件(jian)(jian)質量(liang)(liang)(liang)信息，例如，選用(yong)目錄外(wai)元(yuan)器(qi)(qi)件(jian)(jian)的規格(ge)、型號、生(sheng)產廠(chang)商、質量(liang)(liang)(liang)等級(ji)以(yi)(yi)及(ji)(ji)在(zai)航天產品(pin)上的使(shi)用(yong)情況;國內新(xin)品(pin)器(qi)(qi)件(jian)(jian)的研制(zhi)廠(chang)家及(ji)(ji)新(xin)品(pin)器(qi)(qi)件(jian)(jian)使(shi)用(yong)情況;進(jin)口器(qi)(qi)件(jian)(jian)的質量(liang)(liang)(liang)保證(zheng)情況;元(yuan)器(qi)(qi)件(jian)(jian)失效分析報告和(he)處理情況等。
綜上所述，低氣壓會使(shi)電子元器件的性能受到很大影(ying)響，有(you)時會導致直(zhi)接損壞(huai)。
低(di)氣壓環境(jing)條(tiao)件(jian)(jian)對元器(qi)件(jian)(jian)的(de)影(ying)響在正常(chang)大氣條(tiao)件(jian)(jian)下(xia)是無法(fa)模(mo)擬的(de)，必須按相關標(biao)準進行試驗(yan)。為此(ci)，一定(ding)要(yao)加(jia)強環境(jing)條(tiao)件(jian)(jian)試驗(yan)的(de)標(biao)準化工作，從(cong)設計(ji)環節(jie)就開始考慮環境(jing)變化對產(chan)品(pin)的(de)影(ying)響，增強產(chan)品(pin)對環境(jing)的(de)適應(ying)性(xing)，從(cong)而提(ti)高產(chan)品(pin)的(de)可靠性(xing)。
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