電連接器的失效機理分析

1、電連槎黠是一種慕硼的無杵廣泛應(yīng)用干舁個業(yè)領(lǐng)域*起著連搖電子設(shè)餐的作用*是電子役需之間通信.連接和實現(xiàn)特定功能的重要元件.SB著電子役備開始向集成多功陡化覽展、產(chǎn)品的功能越狀鎧名件能越束起©仁人門對電了設(shè)齊及苴元器件的要求也越來越高.肘丁電連接器在電子設(shè)希中起信號傳輸和電氣連接的作臥茸質(zhì)最與可幕性將豆接越響整機疫系統(tǒng)的啟量町幕性。丸變的研究表明*mr設(shè)薔光效的丄要原憫之就足誥爸中電述接器的失救.通過對屯逹接甜的欠效模式邊行硏究，分析其失蚊機理井總緒其尖融廉閔.從血町以宵針対件的捉旳預(yù)陪或改進措施”改進電迤接器樣材料、軸構(gòu)及工藝:的設(shè)計r提高電連接器的叫靠性水平,PJ劭提問整個糸統(tǒng)的叫靠

2、性.汽車電連接器遍布汽車內(nèi)所有位置*左汽豐電子殺統(tǒng)*模塊之間起信號賢輸和電連麼作用隨著電子技術(shù)和信息技術(shù)在汽車工業(yè)上的廣泛應(yīng)用*汽車電連接器在汽車上的應(yīng)用也越來越爹.一部汽車上所紗及到杓電連播樹可以有成干上萬汽車的可辜性宜擾天系到駕駛員及乘客的安全,因此汽車是工業(yè)產(chǎn)品中可靠性耍求較高的一類產(chǎn)品.由丁沆車本身世、須適用丁全ut界各個地區(qū)的壞壇，逼須重復(fù)經(jīng)歷嚴寒、酷尋和各種躋面惡為片境，這就訣定卅車電于韭5設(shè)備和附件也石遭宦這些環(huán)境因此對代豐電連接器的嬰求足：在汽車行駛過程中需連續(xù)正確檢輸伯耳、能制高低溫、摧動、沖擊、At烷、卷熱、鹽霧*匸業(yè)腐蝕性氣休和各種化學(xué)濬劑的影響尊a電連接器的型號規(guī)格很花

3、.m擁不冋的需要*H；給樹也各不相h+社往込包含許毎卡扣.密対率.螺釘蒔貝篇不同功能的附件.無論電連接器的結(jié)構(gòu)和外觀如何改變丫n必須保證可靠的連接。電連淒器必翌的零件包插：接鈾件、絕緣體和売體供JL搖觸件是違接器的踐心部fl.憧祉什股以搖融對的形戌顯現(xiàn)即插針和愉亂,(Z門徹理rib-：-1!._iL.'CkLi'l2. 絕緣體絕緣體用于隔開接觸件和接他件或接觸件與外殼,同時也起周運接觸件位置的作用*絕緣體一般要求尙良好的絕緣電WI和介晰耐電壓性能。3. 殼休是連接器的外罩、用于保證接融件插合時的對曲保護絕絳林和插針.1持侏悄況K殼體還貝有屛歆干擾的作用基于電連接辭的可命性在汽車

4、整車中的歪S!地位，一H汽車電連接器發(fā)牛失效，將會導(dǎo)致電連接或仃巧傳輸功能夫效.可能會誥:成嚴建后果，冇必耍詳細分析電連接器的失效模式和了孜矢效的原內(nèi),以觀采取相應(yīng)的糾正或預(yù)防描施.2.2失效模式電連接器在電子電氣產(chǎn)品中廣泛使用,由于使用量大，電連接器也屬F失效率較高的類業(yè)了兀粘fl從人凰的觀場使用結(jié)果和試驗的綃果石*電連按器的久效模真人體可以歸納為州種：即接觸失效、絕緣失效、機械尖效和武他先效.衣2-1電連接器失敗的表現(xiàn)形式序弓火效模成衣現(xiàn)形式1搖緻'人效在便用段時間用按觸電Hl增人袒過允許范m圧動態(tài)工作環(huán)境下電接觸產(chǎn)生瞬斯電接牲完全斷開接觸對農(nóng)而佇憔損造成接觸不良按觸電阻增人血成按

5、觸蟲溫皮升髙接觸焙悍接觸播針悍線恰根部斷裂2絕緣夫效按觸對Z何以及按觸対勺外殼Z間綸緣電訊降低不同按觸対Z間或按觸對9外充Z何短冷在止&人氣壓卜綸緣fl電擊穿或?qū)м{在低氣壓條件下下產(chǎn)生E弧或擊穿3機械連找處效插頭與插座之何蝮紋連按1死或緊澀插頭勺插座Z何連按螺紋損傷絕緣權(quán)廠裂掉塊絕緣板變形引線都件的可焊性差1其他夫效由于人為泯用引起的失效由于其他原因引起的矢效據(jù)統(tǒng)計，在電違按器的所冇失效形式中，接觸失效所占比例加大占了電連接器失效模式近一半的比例，詳見表2-2?？梢?研究電連接器的可靠性問題，rr先需重點研完電連按益的找觸矢效問題，電連按器接觸失效的貝體衣現(xiàn)形式為：按觸對的瞬斷或按觸電

6、阻增人。表2-28種失效的百分比丿戸；欠效模式百分比1按觸失效45.1%2絕緯失效22.3%3仇械連按久效19.8%4其他失效12.8%其他失效,接觸失效,45.10%接觸失效,45.10%12.80%機械連接失效.19.80%絕緣失效.22.30%圖2-1各種失效模式百分比23失效原因分析2.3.1接觸失效統(tǒng)計數(shù)據(jù)喪明.接觸失效是迫連接器上要的失效模式.嚴逅影響了便用迫連接器產(chǎn)品的可靠性和使用壽命電連按器按基本按觸原理劃分，可分為bM定接融、滑動按觸和可分介接觸三種形式。尢論電連接器采用何種接觸形式.在電連接器作時，在接觸對的接觸過渡區(qū)中存在復(fù)雜的物理現(xiàn)象、化學(xué)現(xiàn)象、機械現(xiàn)彖、電現(xiàn)象和熱現(xiàn)象

7、.這些觀彖的共同作用戢終導(dǎo)致界而處的接觸失效，對丁訓(xùn)IN接觸界而丄要療在接觸電阻增大、接觸溫皮升高、接觸熔焊等失效模式:對于涓動按觸界而丄耍仔任按融電阻增大、按觸溫度升高、接觸熔炸、潤滑不良、喇損等失效模式：對于可分介接觸界面，上耍存任接融電阻增大、接觸溫度升高、接觸熔焊、電弧、倒損等失效模式.從微觀上樂電連按爲(wèi)接觸対Z何的衣血足凹凸不Y的.仗得動靜觸點這商塊接尬的金屬比起相同材料、相同尺寸的整塊金屈的與電性能炭差。對十網(wǎng)體接觸或處十閉介狀態(tài)的觸點，當(dāng)有大電淤流過時，導(dǎo)電斑點及覽附近的溫度會迅速升高，可能達到材料的軟化點我金達到熔點，從而造成接觸處變形、松犧或熔焊：酒動接觸時.滑動而之間的接觸

8、斑點因枯納、剪切、硬化形成;楔塊損壞接觸而適成哄損；可分合接觸時.觸點會發(fā)生多次撞擊和某些滑動，孑賈觸頭農(nóng)而伯粒疲勞而松動.觸頭分開時會因貞空吸氣而堆枳，觸頭閉介時的撞古會使堆積品粒硬化M易F脫落而適或旳損I人I電接觸熱效應(yīng)形成焉溫的液態(tài)金皿橋.他頭分離時橋II対稱地折斷而導(dǎo)致觸頭材料的N向轉(zhuǎn)移.使觸頭出損。若満足起弧條件，橋折新后還會產(chǎn)生電孤，電狐存在的時間盡管很短，但囚溫度很離會使觸頭農(nóng)的的材料溶化、氣化、E濺，造成接觸【Hi的燒損。絕緣失效是除了接軸失數(shù)之外引起山連接器失數(shù)的趾卜樓原因，連接器絕緣失效將會便得連按器備接觸對Z間不陡保持原來林立T作的狀態(tài)，仃叫能運成信號傳輸錯員茨壬適成電幣

9、短路等嚴電厲果。絕緣失效產(chǎn)生的上要甌因足由于材料選用的不介理.由于冇的連接器盂要血潮濕環(huán)境下便用.如來選用的材料貝仃吸水性，則潮濕空氣中的水分了會滲逐到絕緣材料里而.由于繪緣材料的內(nèi)部和表面吸潮會逍成絕緣效果大大降低：另外在結(jié)構(gòu)設(shè)計I二.假如各接觸對Z間沒仃預(yù)留足夠的綸緣安全距離，任某些怙況卜接觸對Z間町能通過空氣介質(zhì)導(dǎo)通,造成絕緣電阻變小;在絕緣安裝板加工過程中或連接器插拔過程中，可能會有金屈屑附著或報入到絕緣表幣i1：造成絕錄失效：另外.連搖器右使用過稈中由于吃到污染而適成的絕緣有效距離締短也冇可能引起絕緣失效.機械失效電連按益的機械失效般八由丁加工工藝或產(chǎn)皿煩虹問題，在使用過程中連按器頭

10、座之間產(chǎn)4汗摩擦而卡死:戀使用過程中過力緊固或野蠻擬作造成連接器變形或匸死：在使用過松屮操作不Y造成連接器交到?jīng)_擊碰1等機械外力或插11沒仃正確描入插孔使的連接器產(chǎn)生永久性變形或損壞，其他失效指由于人為因素如誤操作或兀它4確NIM素引起的失效。從以上分析得知，電連接器失效最七要的外在表現(xiàn)就是接觸失效.接觸對之間接觸壓力減小、按觸對由丁相對運動的訊欄和按觸對按觸農(nóng)而（化或硫化膜層產(chǎn)牛足電連按器接觸失效產(chǎn)牛的鴉卜要原因.而造成這幾個問題的I要因素足溫度和帳動.Wilt.什對上述這二個導(dǎo)欽電連接器接觸失效的主耍廉因，坐減少這些原內(nèi)対電辻接曙的接觸壽命彫響,芒先在設(shè)計階段,需選用合適的材料制作電連接曙

11、的接插件，使電連接器的接插件彈性好、耐磨損和穩(wěn)定性好,在貯存和使用過程中應(yīng)注意環(huán)境岡素對電連接器接觸件的影響，盡星防止接插件農(nóng)面被腐蝕或污染，另外還應(yīng)盡星減少外力對電連接器的影響。研究表明,在使用了一段時間后電連接器的接觸電阻會突然增大，圖2-2表示出了電連接器接觸電阻變化的一般規(guī)律.從圖2-2可以看岀，電連接器的接觸電阻在其壽命周期內(nèi)可分為三個時期：成然期：在電連接器新投入使用屆口接觸電阻柑對干初始接觸電陽會略冇増高：穩(wěn)定期：在電連接器開始使用后,在段較氏的時間內(nèi)其接觸電阻會保持穩(wěn)泄:退化期:任電連接器工作到訛的時間后，其接觸電班會突然變大.最終造成接觸失效。根據(jù)詢向已勺研究結(jié)果叮知.在單溫度應(yīng)力作用卞電連接器匸要的失效機理是氧化物的堆積和插孔蠕變I叫而由于在動態(tài)環(huán)境中電連接器褸觸件之間的相對運動，在報動應(yīng)力下其上要失效機理是微動炳損電連接器接觸村之間是通過金屈克接觸點仆卩亍電斑點）進行連接的，任受到溫度和振動兩個應(yīng)力的綜介作用下，接觸件的實際接觸衣仙會仃做小的相對位移,導(dǎo)電班點會由寸位移血使得金屬血暴踞f壞境中。冋時，電連按群接觸對的實際按觸面在由于扳動產(chǎn)生相對位移的時候會將由于摩擦將按觸農(nóng)血所產(chǎn)生的膜層劃破并產(chǎn)生碎片，由丁有持續(xù)的相対運動，碎片會被不斷地推到個位置,而每次膜層劃破所新暴需111來的金屬表面由