電連接器典型失效模式及機理分析摘要：針對電連接器可靠性問題，開展電連接器機械連接失效問題分析。通過對實際使用過程中出現(xiàn)問題的各型號連接器進行外觀觀察、內(nèi)部檢查或斷口分析，總結(jié)出電連接器機械連接存在不同類型的失效模式，主要表現(xiàn)為由工藝問題導(dǎo)致的焊接或壓接失效，由使用問題導(dǎo)致的變形或疲勞斷裂。建議嚴(yán)格控制電連接器的工藝過程；對使用環(huán)境、應(yīng)力條件進行評價；同時安裝、使用準(zhǔn)確到位，減少因機械連接問題引起的失效問題。關(guān)鍵詞：電連接器；機械連接；工藝；失效引言電連接器用于實現(xiàn)電信號的傳輸和控制以及電子與電氣設(shè)備之間的電連接，在航天、航空、電子、通信等重要領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。電連接器要求在各種環(huán)境條件下可靠地導(dǎo)通電路、傳遞信息、實現(xiàn)特定功能，其可靠性直接影響裝備、產(chǎn)品等工程系統(tǒng)的可靠性工作。電連接器與其它電子元器件相比，失效模式不僅取決于電氣性能，還很大程度上取決于機械性能及環(huán)境因素，主要表現(xiàn)為接觸不良、絕緣不良、機械連接失效和其它失效模式。本文研究內(nèi)容作為電連接器可靠性分析的一部分，重點關(guān)注電連接器的失效問題及機理分析，選擇不同機械連接問題導(dǎo)致的失效，結(jié)合工藝、使用和環(huán)境因素分析機械連接失效機理，提出同類問題的改進措施。1分析過程1.1案例1：焊接連接失效某視頻電纜在使用中起視頻信號傳輸作用，在調(diào)試時發(fā)現(xiàn)該電纜芯線與屏蔽層短路。用體視顯微鏡對失效電纜進行外觀觀察，可見：該電纜的導(dǎo)線外絕緣層未見明顯異常，插針接頭未見明顯異常。為了進一步確定視頻電纜的失效狀態(tài)，使用萬用表對插針、線芯與接頭外殼、屏蔽層分別進行測試，測得插針與接頭外殼、屏蔽層出現(xiàn)短路現(xiàn)象，線芯與接頭外殼、屏蔽層也出現(xiàn)短路現(xiàn)象。將接頭部分與導(dǎo)線部分剪開，測得接頭部分連接狀態(tài)同上述現(xiàn)象，導(dǎo)線線芯與屏蔽層未短路，故失效位置定位于接頭部分的內(nèi)部。對產(chǎn)品進行解剖檢查視頻電纜的內(nèi)部連接狀態(tài)，可見：插針與線芯連接在一起，屏蔽層與接頭外殼連接在一起。但發(fā)現(xiàn)與插針根部連接的線芯同其它位置相比較松散，進行下一步的解剖分析，其余位置未見明顯異常。采用機械法將視頻電纜接頭的局部金屬外殼去除，再使用萬用表測量插針與剩余接頭外殼的連接狀態(tài)，此時不短路，故短路點出現(xiàn)在已開封位置。對已開封部位進行觀察發(fā)現(xiàn)：插針與線芯通過焊料連接，連接處線芯中的一根導(dǎo)線從焊接根部與線芯分離，且與插針連接的線芯一定長度內(nèi)（約5mm長度）無絕緣保護，使從線芯中分離的一根導(dǎo)線直接與殼體接觸，造成短路。1.2案例2：壓接連接失效某型連接器用于信息處理器，在完成電裝后，檢測發(fā)現(xiàn)該連接器第12點開路。用體視顯微鏡對失效連接器進行外觀觀察，可見連接器塑封外殼、插針、引線未見明顯異常。為了進一步確定連接器的失效狀態(tài)，采用萬用表對失效件進行非功能測試，測試結(jié)果為：第12點的插針與引線表現(xiàn)為開路，其余點的插針與引線處于導(dǎo)通狀態(tài)。對產(chǎn)品進行解剖檢查連接器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，可見連接器插針和引線是通過中間的套管連接，套管將插針和引線卡緊后實現(xiàn)導(dǎo)通，中間無焊料連接。第12點的套管和引線之間疑似存在小間隙，不緊密接觸，比對第13點套管和引線之間無間隙，緊密接觸。通過顯微鏡進一步觀察第12點連接狀態(tài)，可見該點套管內(nèi)引線緊密束縛在一起，與套管內(nèi)壁存在間隙，而其余點的引線處于松散狀態(tài)，與套管內(nèi)壁無間隙。該點的引線與套管連接存在問題，通過開封進行下一步的驗證。采用機械開封法去除該連接器的外包裝，直接觀察插針和引線的連接情況。將第12點的引線和套管連接情況與導(dǎo)通點進行比對，可見導(dǎo)通點的引線與套管內(nèi)壁緊密接觸，而第12點的引線與套管內(nèi)壁存在間隙。該連接器第12點出現(xiàn)失效是由于該點的引線與套管連接不緊密，存在間隙，進而無法實現(xiàn)該點引線、套管與插針的導(dǎo)通，出現(xiàn)開路失效。1.3案例3：裝配不當(dāng)失效某型電連接器在試驗中發(fā)現(xiàn)該連接器傳輸信號不穩(wěn)定。用體視顯微鏡對電連接器進行外觀檢查，可見電連接器第2、13點插針縮針，其它插針高度正常，插針周圍的塑料絕緣體表面局部有磨損。對產(chǎn)品進行解剖檢查連接器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，可見連接器插針和引線是通過中間的壓接套管連接，套管將插針和引線卡緊后實現(xiàn)導(dǎo)通。發(fā)現(xiàn)第2、13兩點插針受壓應(yīng)力作用而導(dǎo)致其在塑料絕緣件的位置發(fā)生位移，變形后插針頭部位置約在原長度的1/2，但基本保持軸向垂直，其余插針未見明顯變形。電連接器內(nèi)部壓接套管及導(dǎo)線位置及形態(tài)未見明顯異常。該電連接器第2、13點插針縮針是由于與插孔對接時，兩個插針未完全對中進入插孔，繼續(xù)加力后，插針受壓應(yīng)力作用而導(dǎo)致位移形成縮針現(xiàn)象。2失效預(yù)防措施及建議電連接器的機械連接失效與電連接器的工藝水平、設(shè)計要求、使用條件存在密切聯(lián)系，為了保證電連接器機械連接的可靠性，可以采取適當(dāng)?shù)馁|(zhì)量控制手段進行失效預(yù)防。1）嚴(yán)格控制電連接器的制造工藝過程：電連接器的機械連接與工藝過程密切相關(guān)，產(chǎn)品的工藝可靠性，如焊接或壓接質(zhì)量出現(xiàn)問題，會在早期暴露出來，通過嚴(yán)格控制電連接器的工藝過程，進行必要的檢測篩選，可以減少由于產(chǎn)品自身問題引起的失效。電連接器的其它問題，如電鍍工藝引起的連接問題，不會早期暴露出來，但經(jīng)過一定環(huán)境或磨損后會出現(xiàn)批次性的問題，使用前有必要進行抽樣檢查，可以進行破壞性結(jié)構(gòu)分析，提出改進措施，嚴(yán)格控制好鍍層的形態(tài)、厚度。2）對使用環(huán)境、應(yīng)力條件進行評價：電連接器的實際使用條件千差萬別，在產(chǎn)品設(shè)計及選材時并不能完全適應(yīng)各種環(huán)境，因此在特定條件使用時，最好進行環(huán)境或應(yīng)力水平可靠性評價試驗，避免出現(xiàn)批次性的失效問題。3）安裝、使用準(zhǔn)確到位：電連接器通常配套使用，由于安裝不到位，不對中及非正常的變形、磨損會導(dǎo)致連接器出現(xiàn)接觸不良、斷路等失效現(xiàn)象，應(yīng)避免野蠻操作，異常應(yīng)力影響。4）可根據(jù)需要增加一些早期的試驗，如鍍層結(jié)合強度試驗、結(jié)構(gòu)分析、環(huán)境試驗，振動試驗等，盡早暴露問題。3結(jié)論1）電連接器機械連接失效表現(xiàn)為多種失效模式，與工藝過程，使用過程密不可分，焊接、壓接、安裝和應(yīng)力狀態(tài)是機械連接的薄弱環(huán)節(jié)。2）機械連接失效通常在使用過程中暴露出問題，對應(yīng)用于要求比較高的產(chǎn)品，可進行早期的篩