论灌封工艺对高压电连接器件的重要性

尹进南，王孝利，张 雷，鲁昌兵

(空军装备部驻绵阳地区第二军事代表室，四川绵阳，621000)

1 引言

随着国内工艺水平的不断进步，高压电连接器已大量应用于高压电源系统、电子对抗系统、行波管放大器等大功率管中，且已经具备比较成熟的国产化能力。在广泛应用于武器系统过程中，由于连接器本身体积小、使用数量大、重要度高的特点，使用过程中出现了各种各样的质量问题，其中常见的主要有爬电、电晕等问题。下面通过实例对如何控制灌封工艺来减少耐压击穿进行简要分析。

2 发生问题现象

某型号高压连接器主要由插针、安装板、外壳、塑料外壳、扁平电缆及螺钉附件组成，具体结构见图1。插针与安装板间通过粘接固定，安装板与外壳间通过粘接固定，插针与扁平电缆间通过焊接连接，塑料外壳与外壳间通过灌封固定。

图1 插头结构示意图

在某次交付客户检验时，50只中出现了17只耐压不达标击穿现象，失效比例高达30%。针对这种批次性的耐压击穿现象，厂家通过对电缆抗击穿强度、焊接质量、测设设备、灌胶气泡、胶液结合面位置等多个方面对问题进行了全面排查，并对可能造成该问题的每个方面进行了全面分析。

3 具体原因分析

在该产品结构中，与耐电压指标相关的是安装板本身的耐电压性能和灌封胶液的耐电压性能。

安装板：该产品设计选用安装板材料为工程塑料LCP VECTRA E130I，其绝缘击穿强度为32kV/mm(见图2)，从安装板结构(见图3)可知，其最小壁厚为4.7(±0.025)-3.5(+0.1～+0.2)=0.975mm，耐击穿电压为0.975×32=31.2kV，满足该产品耐电压11 kV(DC)的要求。

灌封胶液：该产品两针间间距为4.7mm，插针最大外径2mm，其耐电压最薄弱环节为插针尾部焊接端，其最小间隙为4.7-2=2.7mm,在该产品设计采用的灌封防护处理中，704胶和环氧胶的耐压击穿强度均不小于15kV/mm，其耐击穿电压为2.7×15=40.5kV，经理论计算，此灌封结构耐击穿电压40.5kV满足产品耐电压11kV(DC)要求，同时排除灌封气泡的影响和考虑设计安全裕度，该产品的设计结构合理满足产品耐电压11kV(DC)的要求。

图2 LCP材料参数

图3 安装板结构示意图

通过对该产品安装板及灌封胶液理论耐电压值计算可知，该产品理论上能耐31.2kV(DC)测试电压，满足产品耐电压11kV(DC)的要求，具有较大的安全裕度。

接下来，对该产品的整个工艺流程进行了分析，具体工艺流程如下：

该产品的插针粘接、安装板组件壳体粘接、电缆焊接、安装板装配及灌封操作等均属于成熟工艺。该产品灌胶流程为：插头组件与电缆焊接后，将插头塑料外壳套在插头组件上(见图2)，先用704胶对插头外壳与塑料外壳结合面进行灌封防漏处理，待704胶固化后，再进行环氧胶灌封处理、环氧胶固化。但在安装板装配及灌封操作中，工艺文件中对704胶的封堵表述为“用704胶封堵间隙”，未明确间隙具体位置，操作工人在操作时理解为封堵安装板与壳体间的间隙，未注意带状电缆与安装板间的间隙也需要用704胶封堵，所以在该处灌封时如不对两处进行有效灌封，两种胶液间有间隙导致产品耐电压击穿隐患。

通过全面分析，导致耐高压击穿是由于出现爬电击穿，其主要原因为工艺文件规定不明确，该批产品灌胶时，两种灌封胶液的结合面低于扁平电缆，两插针间的爬电距离直接为沿两胶液结合面的两插针距离，由于两种胶液的硬度、强度及收缩率等存在差异，造成两胶液结合面间结合强度较差存在间隙，最终导致沿着两种胶液结合面产生爬电击穿。

通过对工艺文件中将“安装板装配及灌封操作”进行量化规定，完善产品灌胶操作要求、增强操作工人质量意识等方法，该问题已经得到有效解决。但在该问题出现并解决的过程中，我们不得不思考，类似的由于灌封给高压连接器带来的问题，生产过程中应该采取怎样的措施才能有效降低出现问题的概率。

4 结束语

高压电连接器件的灌封作为该类型产品的一种通用成熟工艺，各生产厂家对产品灌封质量通常没有一个量化的指标要求。且由于器件小、生产数量大，如若对灌封质量进行量化控制、单独进行检验将大大增加该产品生产成本，所以通常各厂家均是按照操作工人的操作经验进行灌封。但是高压电连接器件的灌封质量对最终产品的耐压指标有着决定性作用，灌封内部缺陷以及与其他部组件连接部位的灌封缺陷，均是生产过程中极易产生并最终导致耐压击穿的主要原因。

在生产过程中，厂家应清醒认识到灌封工艺的重要性，在生产中细化灌封工艺操作流程，量化灌封速率、灌封位置等具体要求，同时，考虑自身质量与成本的情况下，利用抽样检验等手段对灌封质量进行最终确认，这样将在一定程度上降低由于灌封效果不好所带来的批次性质量问题。