引言

隨著現(xiàn)代雷達(dá)技術(shù)的發(fā)展 ，機(jī)載雷達(dá)發(fā)射機(jī)對(duì)高壓電源的要求越來(lái)越高 ，不僅要求密度大、穩(wěn)定性好 、紋波低 ，而且還要求其可靠性高 、體積小 、重量輕¨ 。為了滿足機(jī)載發(fā)射機(jī)小型化設(shè)計(jì)的要求，將高壓電源設(shè)計(jì)成干式形式即高壓部分采用固體灌封方式，替代傳統(tǒng)的浸油方式。 通過(guò)灌封膠料，在高電位外部增加高性能的絕緣層，以提高其抗電強(qiáng)度，使單元之間的排列距離得到較大程度的縮小 ，從而減小了高壓電源的外形尺寸 ，減輕了高壓電源的設(shè)計(jì)重量。

灌封工藝是設(shè)計(jì)機(jī)載干式高壓電源的關(guān)鍵技術(shù)之在很大程度上決定著高壓電源的穩(wěn)定性和可靠性。 如果灌封工藝控制不當(dāng)，則會(huì)出現(xiàn)膠料與元器件間的附著力變低，在高低溫沖擊和常溫常態(tài)下出現(xiàn)裂紋 ，低氣壓試驗(yàn)時(shí)高壓電路和元器件間出現(xiàn)打火及電暈現(xiàn)象 ，從而難以在復(fù)雜的高空環(huán)境下工作。

文中以某機(jī)載產(chǎn)品為例，著重介紹了干式高壓電源的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和固體灌封的相關(guān)工藝技術(shù)。

1 合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

1．1 模塊化的結(jié)構(gòu)形式

為了滿足小型化的設(shè)計(jì)要求 ，干式高壓電源一般采用模塊化的結(jié)構(gòu)形式。 按照高壓電源的電訊原理和各個(gè)組成部分實(shí)現(xiàn)的功能，分成3個(gè)模塊 ：配電模塊 、逆變模塊和高壓模塊 。 配電模塊和逆變模塊中只包含低電位，無(wú)需灌封處理。而高壓模塊包含了所有的高電位 ，選擇真空灌封 。 這種模塊化結(jié)構(gòu)形式簡(jiǎn)單 ，在制造 、裝配和組裝的任何相應(yīng)的階段 ，均能提供經(jīng)常的加電試驗(yàn) ，既保留了各模塊的相對(duì)獨(dú)立性又有利于故障的檢測(cè)和維修。

1．2 高壓組件分塊設(shè)計(jì)

高壓模塊內(nèi)部體積比較小 ，既要實(shí)現(xiàn)高壓的絕緣 ，還要考慮如何有效地散熱。 為了便于調(diào)試 、灌封和維修 ，在高壓模塊內(nèi)部進(jìn)行分塊設(shè)計(jì) ，合理布局。 高壓模塊內(nèi)部包括高壓開關(guān)變壓器 、高壓倍壓整流組件和高壓取樣組件 。 圖1為高壓模塊內(nèi)部布局圖。

高壓開關(guān)變壓器在生產(chǎn)時(shí)用進(jìn)口的環(huán)氧樹脂灌封好 ，直接安裝到底板上，通過(guò)金屬底板散熱。

高壓倍壓整流組件選用表貼的高壓硅堆 ，用陶瓷基板作為高壓硅堆倍壓整流的安裝板 ，利用陶瓷基板良好的導(dǎo)熱性能將高壓硅堆的熱耗帶走。 陶瓷基板貼放在導(dǎo)熱性好的金屬外殼里 ，讓該外殼與整機(jī)的外殼緊密相連 ，有利于高壓內(nèi)部的熱量盡快散去。 同時(shí)，調(diào)試或維修時(shí)可方便地取出倍壓整流組件。

高壓取樣組件放置在絕緣盒中，架空在高壓倍壓整流組件的上方。

1．3 高壓組件分塊灌封

根據(jù)布局設(shè)計(jì) ，高壓組件采用分塊灌封。 先對(duì)高壓整流組件進(jìn)行真空固體灌封 ，將固化的高壓整流組件安裝到高壓模塊底板上。 接好各 組件之間的連接線 ，再灌封高壓取樣組件。

對(duì)高壓組件分塊灌封 ，有利于灌封的工藝流程操作 ，有利于灌封時(shí)氣泡的排除，從而增加抗電強(qiáng)度。 同時(shí) ，由于各組件相對(duì)獨(dú)立 ，有利于故障的定位和排除。

2 灌封材料的選擇

灌封材料的性能在很大程度上決定著灌封組件的各種性能 ，因此 ，選擇合適的灌封材料至關(guān)重要各種性能 ，因此 ，選擇合適的灌封材料至關(guān)重要。彈性體以及有機(jī)硅凝膠3種灌封材料使用最為廣泛 。

彈性體以及有機(jī)硅凝膠3種灌封材料使用最為廣泛 。

性能較差 ，彈性差 ，易開裂 ，固化后的可維修性能差 ，一旦元器件損壞則無(wú)法維修 ，且成本較高。 聚氨脂彈性體彈性高、透明、硬度低 ，對(duì)各種材料有良好的粘接力，但該材料有毒，對(duì)人體健康有危害。 有機(jī)硅凝膠固化時(shí)不吸熱 、不放熱 ，固化后不收縮 ，具有優(yōu)良的電氣性能和化學(xué)穩(wěn)定性能 ，但其導(dǎo)熱性能和機(jī)械性能差 ，與元器件結(jié)合力低 。

以上3種灌封材料都存在自身的缺點(diǎn)。 針對(duì)本高壓組件產(chǎn)品的特 點(diǎn)，選擇的灌封材料應(yīng)滿足以下幾點(diǎn)要求：

1) 具有較高的導(dǎo)熱系數(shù) ，保證高壓倍壓整流組件工作時(shí)能及時(shí)將熱量傳導(dǎo)出來(lái) ；

2 )具備良好的絕緣性能、電氣性能、機(jī)械性能和化學(xué)穩(wěn)定性能；

3 ) 材料工藝性良好 ，流動(dòng)性好 ， 粘接性 強(qiáng) ，耐沖擊 ，施工方便 ；

4 ) 具有一定的透明度 ，便于維護(hù)和觀察。通過(guò)多次試驗(yàn)驗(yàn)證，選擇定制的有機(jī)硅導(dǎo)熱膠作為灌封材料。 該有機(jī)硅導(dǎo)熱膠具有優(yōu)越的抗高低溫特性和抗紫外線、抗老化f生能，具有良好的導(dǎo)熱性和良好的密封性能，流動(dòng)性好，可操作時(shí)間適中。 與單組分有機(jī)硅材料相比，其深層固化l生能更佳 ，室溫固化后收縮率小。

高壓組件經(jīng)該材料灌封后 ，經(jīng)過(guò)加電試驗(yàn) 、高低溫存儲(chǔ) 、溫度沖擊和20000m低氣壓等環(huán)境試驗(yàn) ，結(jié)果表明其性能良好。

3 灌封工藝技術(shù)

3.1 灌封工藝技術(shù)

為了保證各組件灌封的質(zhì)量和一致性 ，編制了可行的灌封通用工藝規(guī)程 ，并嚴(yán)格按工藝規(guī)程操作。 圖2為工藝流程圖。

3．2 關(guān)鍵工序控制

3．2．1 組件及元器件的表面處理

為了真正發(fā)揮組件灌膠的功效 ，使灌封的高壓電源滿足雷達(dá)整機(jī)的抗震動(dòng)、抗沖擊、高低溫度循環(huán)和高低溫度沖擊等例行試驗(yàn)要求，必須采取一定的工藝措施對(duì)組件及元器件的表面進(jìn)行處理 ，提高膠層的粘接強(qiáng)度，否則在高空復(fù)雜環(huán)境下，膠和組件接觸的界面將會(huì)爬電、擊穿，而達(dá)不到抗高壓的目的。

(1) 清洗

由于組件在長(zhǎng)期流轉(zhuǎn)及加工過(guò)程中，其表面帶有灰塵 、油污 、焊錫和金屬屑等污物 ，因而其內(nèi)聚力很差 ，會(huì)嚴(yán)重影響膠層和組件的粘合力。

可選用汽油 、酒精做清洗溶劑 ，用專用工具反復(fù)刷洗 ，以徹底清除組件及元器件表面的污物。 表面清洗后應(yīng)烘干，以防止因表面有潮氣而導(dǎo)致灌膠時(shí)出現(xiàn)氣泡。

(2 ) 涂偶聯(lián)劑

為 了進(jìn)一步增強(qiáng)導(dǎo)熱膠的粘接強(qiáng)度 ，還需采用專用的偶聯(lián)劑對(duì)需灌封的組件及元器件表面進(jìn)行處理。

偶聯(lián)劑是一種雙功能材料 ，它可以同時(shí)與有機(jī)硅導(dǎo)熱膠和其他材料 (如玻璃 、陶瓷 、聚合物 ) 緊密粘合 。兩種不同物質(zhì)可通過(guò)它很好地粘接起來(lái)。 因此 ，偶聯(lián)劑在這里起著“ 橋梁”的作用。

3．2 ．2 排氣泡

硫化的膠體中如果混有氣泡 ，不僅會(huì)影響產(chǎn)品的外觀質(zhì)量 ，更會(huì)影響產(chǎn)品的電氣性能和機(jī)械性能膠體中的氣泡會(huì)增加灌封層的不均勻性 ，促使電離加速 ，加快擊穿渠道的形成，會(huì)發(fā)生高壓飛弧、擊穿現(xiàn)象。 另外 ，經(jīng)過(guò)多次例行試驗(yàn)后 ，混有的氣泡會(huì)導(dǎo)致硫化后的膠體產(chǎn)生裂紋或開裂 。

因此 ，在配完膠料灌封之前 ，應(yīng)采用真空設(shè)備將膠料抽真空 ，排除配料時(shí)帶入的大量氣泡。 在真空排泡過(guò)程中，膠料在內(nèi)部氣體壓力下 ，逐漸膨脹上升 ，繼續(xù)抽真空 ，膠料內(nèi)的氣體會(huì)沖破膠層溢出。 此時(shí)，應(yīng)打開閥門，使壓力回升 ，氣泡破裂 。 膠液下沉 ，然后重復(fù)減壓 ，放氣 ，直至氣泡完全消失。

3．2．3 分次灌封

灌封時(shí)為防止抽真空時(shí)膠料大量溢出，采用分次灌封。 先灌入一半的膠 ，等抽真空將組件內(nèi)空氣基本排凈后 ，再補(bǔ)料 、排氣泡。 膠料靜置后進(jìn)行室溫硫化。

4 結(jié)束語(yǔ)

文中對(duì)機(jī)載雷達(dá)高壓電源的干式設(shè)計(jì)原理和灌封技術(shù)進(jìn)行了研究 ，采用一種新型的有機(jī)硅導(dǎo)熱膠真空灌封實(shí)現(xiàn)高壓組件的絕緣和散熱。 該設(shè)計(jì)和灌封工藝能夠滿足整機(jī)的要求 ，為機(jī)載雷達(dá)發(fā)射機(jī)小型化設(shè)計(jì)提供了有力的保障。