尹進南，王孝利，張 雷，魯昌兵

(空軍裝備部駐綿陽地區(qū)第二軍事代表室，四川綿陽，621000)

1 引言

隨著國內(nèi)工藝水平的不斷進步，高壓電連接器已大量應用于高壓電源系統(tǒng)、電子對抗系統(tǒng)、行波管放大器等大功率管中，且已經(jīng)具備比較成熟的國產(chǎn)化能力。在廣泛應用于武器系統(tǒng)過程中，由于連接器本身體積小、使用數(shù)量大、重要度高的特點，使用過程中出現(xiàn)了各種各樣的質(zhì)量問題，其中常見的主要有爬電、電暈等問題。下面通過實例對如何控制灌封工藝來減少耐壓擊穿進行簡要分析。

2 發(fā)生問題現(xiàn)象

某型號高壓連接器主要由插針、安裝板、外殼、塑料外殼、扁平電纜及螺釘附件組成，具體結(jié)構(gòu)見圖1。插針與安裝板間通過粘接固定，安裝板與外殼間通過粘接固定，插針與扁平電纜間通過焊接連接，塑料外殼與外殼間通過灌封固定。

圖1 插頭結(jié)構(gòu)示意圖

在某次交付客戶檢驗時，50只中出現(xiàn)了17只耐壓不達標擊穿現(xiàn)象，失效比例高達30%。針對這種批次性的耐壓擊穿現(xiàn)象，廠家通過對電纜抗擊穿強度、焊接質(zhì)量、測設設備、灌膠氣泡、膠液結(jié)合面位置等多個方面對問題進行了全面排查，并對可能造成該問題的每個方面進行了全面分析。

3 具體原因分析

在該產(chǎn)品結(jié)構(gòu)中，與耐電壓指標相關(guān)的是安裝板本身的耐電壓性能和灌封膠液的耐電壓性能。

安裝板：該產(chǎn)品設計選用安裝板材料為工程塑料LCP VECTRA E130I，其絕緣擊穿強度為32kV/mm(見圖2)，從安裝板結(jié)構(gòu)(見圖3)可知，其最小壁厚為4.7(±0.025)-3.5(+0.1～+0.2)=0.975mm，耐擊穿電壓為0.975×32=31.2kV，滿足該產(chǎn)品耐電壓11 kV(DC)的要求。

灌封膠液：該產(chǎn)品兩針間間距為4.7mm，插針最大外徑2mm，其耐電壓最薄弱環(huán)節(jié)為插針尾部焊接端，其最小間隙為4.7-2=2.7mm,在該產(chǎn)品設計采用的灌封防護處理中，704膠和環(huán)氧膠的耐壓擊穿強度均不小于15kV/mm，其耐擊穿電壓為2.7×15=40.5kV，經(jīng)理論計算，此灌封結(jié)構(gòu)耐擊穿電壓40.5kV滿足產(chǎn)品耐電壓11kV(DC)要求，同時排除灌封氣泡的影響和考慮設計安全裕度，該產(chǎn)品的設計結(jié)構(gòu)合理滿足產(chǎn)品耐電壓11kV(DC)的要求。

圖2 LCP材料參數(shù)

圖3 安裝板結(jié)構(gòu)示意圖

通過對該產(chǎn)品安裝板及灌封膠液理論耐電壓值計算可知，該產(chǎn)品理論上能耐31.2kV(DC)測試電壓，滿足產(chǎn)品耐電壓11kV(DC)的要求，具有較大的安全裕度。

接下來，對該產(chǎn)品的整個工藝流程進行了分析，具體工藝流程如下：

該產(chǎn)品的插針粘接、安裝板組件殼體粘接、電纜焊接、安裝板裝配及灌封操作等均屬于成熟工藝。該產(chǎn)品灌膠流程為：插頭組件與電纜焊接后，將插頭塑料外殼套在插頭組件上(見圖2)，先用704膠對插頭外殼與塑料外殼結(jié)合面進行灌封防漏處理，待704膠固化后，再進行環(huán)氧膠灌封處理、環(huán)氧膠固化。但在安裝板裝配及灌封操作中，工藝文件中對704膠的封堵表述為“用704膠封堵間隙”，未明確間隙具體位置，操作工人在操作時理解為封堵安裝板與殼體間的間隙，未注意帶狀電纜與安裝板間的間隙也需要用704膠封堵，所以在該處灌封時如不對兩處進行有效灌封，兩種膠液間有間隙導致產(chǎn)品耐電壓擊穿隱患。

通過全面分析，導致耐高壓擊穿是由于出現(xiàn)爬電擊穿，其主要原因為工藝文件規(guī)定不明確，該批產(chǎn)品灌膠時，兩種灌封膠液的結(jié)合面低于扁平電纜，兩插針間的爬電距離直接為沿兩膠液結(jié)合面的兩插針距離，由于兩種膠液的硬度、強度及收縮率等存在差異，造成兩膠液結(jié)合面間結(jié)合強度較差存在間隙，最終導致沿著兩種膠液結(jié)合面產(chǎn)生爬電擊穿。

通過對工藝文件中將“安裝板裝配及灌封操作”進行量化規(guī)定，完善產(chǎn)品灌膠操作要求、增強操作工人質(zhì)量意識等方法，該問題已經(jīng)得到有效解決。但在該問題出現(xiàn)并解決的過程中，我們不得不思考，類似的由于灌封給高壓連接器帶來的問題，生產(chǎn)過程中應該采取怎樣的措施才能有效降低出現(xiàn)問題的概率。

4 結(jié)束語

高壓電連接器件的灌封作為該類型產(chǎn)品的一種通用成熟工藝，各生產(chǎn)廠家對產(chǎn)品灌封質(zhì)量通常沒有一個量化的指標要求。且由于器件小、生產(chǎn)數(shù)量大，如若對灌封質(zhì)量進行量化控制、單獨進行檢驗將大大增加該產(chǎn)品生產(chǎn)成本，所以通常各廠家均是按照操作工人的操作經(jīng)驗進行灌封。但是高壓電連接器件的灌封質(zhì)量對最終產(chǎn)品的耐壓指標有著決定性作用，灌封內(nèi)部缺陷以及與其他部組件連接部位的灌封缺陷，均是生產(chǎn)過程中極易產(chǎn)生并最終導致耐壓擊穿的主要原因。

在生產(chǎn)過程中，廠家應清醒認識到灌封工藝的重要性，在生產(chǎn)中細化灌封工藝操作流程，量化灌封速率、灌封位置等具體要求，同時，考慮自身質(zhì)量與成本的情況下，利用抽樣檢驗等手段對灌封質(zhì)量進行最終確認，這樣將在一定程度上降低由于灌封效果不好所帶來的批次性質(zhì)量問題。