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电连接器可靠性

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2021-12-30 16:05:43 1015 电连接器来自手机

电连接器的种类繁多，结构形式各不相同，但一般应具有以下特点:

较高的互换性，同一型号、品种、规格，同批次或不同批次的电连接器，其插头与插座都能互相插合，并达到要求的电气、机械等性能;良好的操作触感，操作动作感觉舒适圆滑有时可听到“响声”(到位标记);防误插和斜插功能;可靠的锁紧防松机构;高的安全性:如绝缘电阻和耐电压要足够高;高的耐过负荷能力;高的接触可靠性和稳定性;良好的环境性;完美的工艺制造技术和外观质量。

电连接器除了电流节气本身的可靠性以外，应用可靠性要求也至关重要。下面是华碧实验室为你整理的一些应用可靠性要求。

电气问题	电压和电流要求	在低电流和低电压条件下要求电镀层不会产生氧化，因为电流也许不能穿过氧气层。
电气问题	电阻	如果连接器是串联应用，而且所含阻抗比较低，那么电阻将成为关键因素。
电气问题	最大电流	取决于连接器和与其连接的导线尺寸。
电气问题	最大电压	取决于接触件与所用绝缘材料之间的间隙。
电气问题	接触电容	当应用于高频时，接触电容是非常重要的因素。
电气问题	其它	直流、交流、高频应用。
机械问题	可利用的空间	连接器可利用的空间。涉及操作难易性。
机械问题	备件数量	必要的接触件备件数量。
机械问题	要求的尾端接端类型	压接、绕接或锡焊。压接优于锡焊等。
机械问题	要求的连接器类型	耐环境的、非耐环境的、螺纹的、卡口或推拉式等。
机械问题	直径尺寸	接触件直径尺寸(由工作电压和电流决定)。
机械问题	接触件金属导体类型	接触件金属导体是一体式的还是拼接式。拼接式又分弹性夹住方式还是单体压接方式还硬压式。接触件金属导体采用硬压方式时，由于接触件是单芯导体，较难确保连接可性，不宜在严酷应用环境的型号上使用。
机械问题	接触件弹性夹住形式	一字槽收口:十字槽收口、舌簧式、麻花式、双曲线式、弹簧扣式以及乱丝插针(毛纽扣)等。不同夹住形式各有不同的应用特点(插拨力、接触电阻、工作寿命等)。
机械问题	接触件孔口导向倒角形式	通常有锐角形式和园弧倒角形式。锐角形式容易对插针产生伤害或金属多余物。
机械问题	所要求导线类型的特性	即是否要求有屏蔽线的接触件，是否要求射频干扰保护以及要求什么样的导线材料结构和直径。
机械问题	应接式可拆换接触件	如果采用应接式可拆换接触件，拆卸方向如何(即前面松开后面可拆的，还是后面松开后面可拆的)。
机械问题	所用的插座类型	即是矩形凸缘座还是单孔座
机械问题	要求的支撑件类型	夹子、引出线等及所需采取的安装措施。
环境问题	机械效应	接触件表面有机薄膜(氧化物和硫化物)、表面粗糙度、接触面积、接触材料的塑性变形和所加的负载。因为即使是经过最好机械加工、抛光和涂复的表面，在显微镜下观察时，看起来一也是粗糙不平的，所谓接触件平而光滑只是一种经过粗略简化的一般概念。实际上，连接器的界面基本上是一个绝缘层，微观的接触面只有几个分得很散的接触点。连接器的性能取决于这些接触点的化学、热和机械特性。
环境问题	电效应	成对金属之间的电流流动在界面上被收缩到触点表面的几个小点上这些小点处于电接触之中。这种电流分布特性致使接触件界面产生电位差，从而促使电流汇集到电阻较小的一些点上。结果，电路中会导入接触电阻和电容，进而还会产生某些化学效应(见化学效应)。
环境问题	热效应	由于良好的连接器的总接触电阻比较小(uΩ)，而且是通过沿着许多较高电阻点的导电通路的界面进行并联来达到的，因此会出现一系列局部热点，当大电流通过多个插针时，连接器会出现明显的累积温升。
环境问题	高温效应	过高的温度会导致绝缘击穿或破坏导线的导电性而使连接器失效所产生的故障可能是局部的，也可能是整体的。过高温度引起的典型击穿是慢慢发生的。随着工作温度的上升，绝缘趋向于越来越导电，与此同时，导线的电阻随之增加。电阻越高，导线及其绝缘层的温度也越高。这种逐步升级的效应会使导线和连接器的接触件超出最大工作温度其结果是使接触件和导电镀层遭到破坏。如果工作温度述到使导线熔化，从而导致导电性破坏或因绝缘失效而引起短路，那末将会发生完全失效。最大工作温度是环境温度与由电流通路引起的导线温升之和。例如导线最大工作温度125℃是根据环境温度100℃加上导线承受电流引起的温升25℃规定的。
	低温效应	在低温下，金属与非金属会以不同的速率变脆和收缩。每种特性的重要程度取决于应用场合。多数高性能连接器的工作温度可以低到-55℃。在更低温度下工作需要使用特殊材料。就导电性而论，环境温度低于“标称”(负极限工作温度)温度通常并不是造成互连系统故障的原因(温度愈低给定导线承受的电流就愈大)。然而，环境温度极低却会产生机械性失效，而且多数发生在连接器、导线和电缆的非金属部分。多数塑料和合成橡胶的膨胀系数与结构中所用金属的膨胀系数极不相同，以致它们在极低的温度下会收缩到使密封开裂。如果没有潮气和污染物进入开口，密封开裂也未必引起故障。如果密封在连接器的温度下降到现有污染物的冻结点以下之后才开裂，然后在污染物达到熔点以前又自动封口则杂质就决不会进入。然而在液态或气态污染物在没有冻结的温度下连接器的密封就开裂，那么这些污染物就会进入，并污染连接器。
	化学效应	连接器的接触件失效大多数是由接触件处薄膜增长引起的。这些薄膜会使接触件电阻增加或使电路开路(如上所述，在接触件处的温度高于周围温度时，接触件电阻会使界面温度上升，从而加速化学反应)。接触件表面细孔内杂质或污染物中的离子将迁移到电势最高的点，这些点经常是局部热点。在高化学反应点，与电子或其它成分相互作用的离子通常会产生不导电的薄膜。在环境中存在着腐蚀成分，如:硫化氢、水蒸汽、氯气臭氧、碳氢化合物和各种灰尘，因而，环境会不断地输送绝缘薄膜生长所需的物质。
	循环效应	在工作寿命的大部分时间内，插入其配对物的连接器具有取决于上述诸多影响因素的典型致命性失效率特性。很多连接器，特别是经常插入和拔出的电缆型连接器，不断地使接触件暴露于周围带腐蚀性的污染源。这些循环效应还会在接触界面产生物理摩擦问题。在表面接触点磨损的同时，造成不对称的接触有时会以不导电的薄膜代替物理界面上的导电点。其结果是增加界面电阻，升高接触件温度，并使连接器性能降低。
环境问题	并联工作	当为提高电流流量而在连接器上并联连接器插针时，假设通过母根插针的电流是相等的，那么所需要插针应比每根插针满足50%降额值所要求的数量至少留25%的余量，因为考虑到接触件电阻的不同，电流并不是等分的(美军NASA规定)。
环境问题	保护措施	在装运、贮存和使用期间，所有不配对的连接器应当用防潮防蒸汽的保护罩保护起来。应当采用符合军用标准或规范的保护罩和为专门的连接器配对而设计的保护罩。当得不到这样的保护罩时，应当采用为此目的而设计的任何塑料或金属罩。
环境问题	灌封	为环境防护而采用灌封的办法时，材料和工艺过程的选择应极为慎重。在特定的设备环境下，不管是在化学、物理方面，还是在电特性方面，灌封性能都不得发生退化。

对于电连接器是否能成功运作可靠性还不够，生产出来的电连接器还需要进行质量检测，也就是我们常说的失效分析。失效分析是通过对现场使用失效样品、可靠性试验失效样品和筛选失效样品的解剖分析，得出失效模式和失效机理并准确判断失效原因，为迅速提高产品的可靠性提供科学依据。以上是华碧实验室工程师为您整理的信息，具体连接器检测业务及咨询交流请致电：钱工：***。