宋燕;董作典;李茹;唐旭;韩宝妮
【摘 要】干簧管是微波开关的重要组成部分,在航天应用中发挥着不可替代的作用.针对干簧管在应用中常见的几种失效模式,如玻璃管裂纹、 气泡、 内部存在缺陷或多余物、 封接区域过小和电性能超差等,给出了在航天应用中常用的质量保证方法.在实际的应用过程中,应结合用户的使用要求和环境要求,制订合适的质保方案,对于制订干簧管的筛选试验、 鉴定试验和质量一致性试验方案具有一定的指导作用. 【期刊名称】《电子产品可靠性与环境试验》
【年(卷),期】2019(037)002
【总页数】4页(P75-78)
【关键词】干簧管;微波开关;失效模式;质量保证方法
【作 者】宋燕;董作典;李茹;唐旭;韩宝妮
oadm【作者单位】中国航天科技集团公司五院西安分院, 陕西 西安 710000;中国航天科技集团公司五院西安分院, 陕西 西安 710000;中国航天科技集团公司五院西安分院, 陕西 西安 710000;中国航天科技集团公司五院西安分院, 陕西 西安 710000;中国航天科技集团公司五院西安分院, 陕西 西安 710000
【正文语种】中 文
【中图分类】F273.2
0 引言
干簧管也被称为舌簧管或磁簧开关，是一种磁敏的特殊开关，是干簧继电器和接近开关的主要部件。与传统的机械开关相比，干簧管具有结构简单、体积小、速度快和工作寿命长等突出优点，而与电子开关相比，其又有抗负载冲击能力强等特点，工作可靠性很高，被广泛地应用于诸多领域，例如:机械、汽车、电子、电力、石油、化工、办公自动化和通讯等工程中，特别是在航空航天领域，干簧管是与国防现代化武器装备配套的关键元器件，在射频微波领域，干簧管是微波开关的重要组成部分。本文介绍了干簧管的工作原理及其
在航天应用中常见的失效模式，并进一步地通过失效模式分析给出了干簧管的质保方法，对干簧管的筛选试验、鉴定试验和质量一致性检验具有一定的指导作用。
1 干簧管的工作原理
干簧管通常有2个或3个金属触点，触点常用软磁材料做成。该触点被封装在充有惰性气体 （如氮、氦等）或真空的玻璃罐里，在管内平行封装，并留有一定的间隙或相互接触构成开关的常开或常闭触点。该触点由软磁材料做成，无磁时断开，有的有第三个作为常闭触点的。干簧管的两片被分隔成几微米，管中充有高纯度的惰性气体，在尚未操作时，两片并未接触，当有磁场靠近时，外加的磁场使两片的端点附近产生不同的极性，故相互吸引。利用该技术可做成尺寸非常小的切换组件，并且切换速度非常快且可靠性高，永磁铁的方位和方向确定合适以及多少次开关打开和关闭。干簧管的工作原理如图1所示。
图1 干簧管的工作原理
当用磁铁靠近干簧管或绕在干簧管上的线圈通电形成的磁场使磁化时，的触点部
分就会被磁力吸引，当吸引力大于的弹力时，敞开接点就会吸合；而当磁力减小到一定的程度时，接点会被的弹力打开。
2 干簧管常见的失效模式
干簧管在航天应用中常见的失效模式主要有裂纹、气泡、封接区域过小、内部缺陷和电性能超差。
a）裂纹
干簧管管体是由玻璃做成的，因此在管体和封接区域常出现裂纹，在管体两端封接区域以外出现任何裂纹的器件都应视为失效器件，并被拒收；而在封接区域若存在较大的掉片、开裂或裂纹的器件也都应视为不合格器件，可拒收。
b） 气泡
对于干簧管管体玻璃表面存在开口气泡的器件，可视为失效器件；而对于非封接区域不允许存在气泡，但封接区域内单个气泡的直径及成行或成串气泡在最长方向上的长度超过封接厚度的1/3的器件，也可视为不合格器件。
c）封接区域过小
干簧管管体玻璃管与金属的封接部位的最短长度应为引出端直径的1.5倍，小于该值均可视为失效。
d）内部缺陷
对于干簧管本体内存在任何磁性微粒、松散杂质、潮气、冷凝物或肉眼可见的污染物的器件，均可判为不合格产品。
接触部位有任何毛刺或微粒，或镀层有腐蚀、蜕皮、剥落或其他影响产品可靠性及使用的缺陷，如引线弯曲错位等玻璃密封表面的裂纹等，均可判为不合格。某干簧管内部裂纹示意图如图2所示。
图2 干簧管内部裂纹示意图直斋书录解题
对于存在任一超过一个坐标象限范围的单个圆弧状裂纹，并且超过或正处于从引线到外壳距离一半以上区域的器件，均可视为不合格产品，如图3所示。
图3 超过一个坐标象限的单个圆弧裂纹示例
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对于存在不是起始在引线处的径向裂纹，或3条及以上超过引线到外壳距离一半的径向裂纹，或两条位于同一象限的超过引线到外壳距离一半的径向裂纹的器件，均判为不合格产品，如图4所示。
图4 径向裂纹示意图
对于存在任何深度大于玻璃弯月形区的劈形器件，由于导致弯月形劈而暴露了底层金属，若暴露区域的深度大于0.25 mm，则应判为不合格产品，如图5所示。
图5 劈形失效示意图
月亮上有什么e）电性能超差
干簧管的主要电性能指标包括:接触电阻、动作和释放安匝、触点回跳、动作和释放时间，以及动态接触电阻。常出现超差现象的参数主要是接触电阻。
3 质量保证方法
针对以上几种常见的失效模式，确定干簧管的质量保证试验方法主要包括以下几种。
a）JCR测试 （略）
b）外观检查
首先，采用放大10倍的显微镜观察干簧管的设计、结构、玻璃外壳和封结部位；其次，采用放大30倍的显微镜观察干簧管的和内部引线；最后，用游标卡尺测量外形尺寸。其主要作用为剔除某些存在裂纹、气泡、封接区域过小或内部缺陷的产品。天空游戏宝典
c）电性能测试
通过电性能测试可以出电性能不合格的产品，如有需要可进行高低温电性能测试。
d）温度冲击
按照GJB 360方法107中规定的方法，考核干簧管暴露于高低温极值下时抗御高低温极值交替冲击的能力。
e）机械老化
室温下，在不加负载的条件下进行50 000次的闭合断开循环，线圈以额定电压激励，循环速率为100次/s，通断比为1∶1。试验后，测试接触电阻、动作安匝值和释放安匝值，以及接触电阻机械老化前后的变化是否不超过10%或10 mΩ （两者中取较大者）。该试验主要用于发现早期失效的产品。
f）介质耐压
按照GJB 360方法301的规定进行试验，试验后测试产品的电性能，且不允许有损坏、飞狐或击穿现象出现。该方法主要用于考核产品对电压的耐受能力，从而评定绝缘间隙是否合适。
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