高低温试验对电子元器件的标准是什么?中国空间站“长寿秘诀”不仅是舱外安装拓展泵组QJ840-1984

 作者:超级管理员
 日期:2022-09-22
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上周神舟十四号航天员为空间站问天实验舱外载荷冷却回路安装了一个拓展泵组。很多人有疑问,为何要在舱外安装拓展泵组?航天科技集团五院空间站热控设计人员解释,空间站任务长达15年以上,冷却回路的关键部件寿命有限,若想保持长时间工作,需要在轨更换,而空间站非密封舱内都是设备和管路电缆,航天员穿着厚重的航天服进入非密封舱更换液路设备,难度很大,而经过设计人员的不断完善,安装舱外拓展泵组仅需一分钟。于是,舱外拓展泵组优先使用的泵组,故障或寿命到期后随时可以更换,舱内的泵组则作为备用。


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神舟十四号航天员安装舱外拓展泵组


空间舱外安装拓展泵组,是为了延长中国空间站的寿命,当然除了用这种科技手段,航天产品在研发之初的可靠性检测也能为其延长寿命。为什么这样说,任何产品在制造、试验、运输、运行等过程中都会有损耗和疲劳,寿命就会有限,航天产品在设计、研制生产过程中,只有确保其质量与可靠性,才能正常使用且不容易损坏,提高航天产品可靠性,必须提高电子元器件的可靠性。


例如,航天电子元器件本身精密性很高,一旦出现质量故障就会导致整个航天产品的失效,而电子元器件工作或贮存的环境恶劣且复杂,它们要经受各种高低温、潮热、高低气压、振动、加速度、辐射等环境的影响,特别容易引起疲劳断裂问题。


线性疲劳累积损伤理论指出:在循环载荷作用下,疲劳损伤可以进行线性累加,各个应力之间既相互独立又互不相关,当累积损伤达到某一数值时,结构就会发生疲劳破坏,影响寿命,此处的循环载荷是指引起结构产生应力的任何载荷,如高低温循环等。

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本文根据累计损伤理论对航天电子元器件,以其经历的试验、发射和在轨运行等实际环境进行热疲劳寿命分析,给出关于电子元器件进行热疲劳寿命的测试方法,其中包括高温贮存试验、高温运行试验、低温贮存试验、低温运行试验、温度冲击试验等,下面具体看看如何进行。多禾检测为CMA资质认证机构,第三方检测试验室,可提供产品可靠性环境测试、失效分析、理化检测为一体的综合性解决方案。


1.高温/低温试验


高温严酷等级

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低温严酷等级

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(1)初始测量——试验前对试品按有关技术条件规定,在正常大气条件下进行电性能测试、机械性能和外观检查。

(2)试验——根据不同电子元器件的高温/低温严酷等级,将高温试验箱或低温试验箱调到规定值,再将试品放入箱内,试验时间以箱内温度恢复到规定值算起,一般性能试验时间为0.5h,1h,2h,4h,6h和8h。

(3)试验过程中——按有关技术条件规定对试品进行连续或间断加负载。

(4)中间测量——当试品处于高温或低温时,按有关技术条件规定对试品进行电性能和机械性能检查。

(5)恢复——试验结束后,将试品从箱中取出,在正常大气条件下恢复1~2小时后,

(6)最后测量——按有关技术条件规定,对试品进行电性能测试、机械性能和外观检查。

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2.温度冲击试验

(1)准备——试品应无包装,在正常大气条件下达到温度平衡,以消除与本实验无关的影响。

(2)初始测量——按有关技术条件规定,在正常大气条件下进行电性能测试、机械性能和外观检查。

(3)试验——试验箱应有足够的热容量和恒温能力,以保证试品转移时箱内温度恢复到规定值的时间不超过5min。(多禾DHT系列高低温试验箱,欧美进口,优于标准的波动度和均匀度,误差低,数据准确)试验时先将试验箱调到所需温度,然后按图进行循环,循环次数规定为10次,一次循环的过程如下图:

(To室温值  TA低温值   TB高温值   t1高低温保持时间  t2转换时间   A第一次循环的起点)


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(4)恢复——最后以此循环结束后,将试品从箱中取出,在正常大气条件下,使之达到温度平衡。

(5)最后测量——按有关技术条件规定,对试品进行电性能测试、机械性能和外观检查。


随着我国空间技术的发展,航天产品功能密集度越来越高,各种环境效应,尤其是空间环境效应对航天飞船电子设备中的元器件影响变得日益突出,成为影响航天产品长寿命、高可靠的重要因素。本文通过乐基损伤理论为基础,对航天电子设备中的电子元器件的热循环疲劳寿命进行分析,根据标准QJ840-1984《电子元器件环境技术要求和试验方法》给出了多个高低温试验方法,为今后的长寿命、高可靠航天电子设备及航天产品在设计阶段就能提前预设,从而提出质量改进要求。


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