doc低频电连接器失效模式的分析Word文件下载.docx

1、出来.趋势分柝能迅速响应镀基的不可接受的变化.本测量系统是用带料的一个截面标定的,它必须备有无镀覆和已知镀层厚度的括样.一种标定装置将该断面移动通过测量点,一个专用序程则能自动修正相应的校正参数.总之,带料在连续镀复中用射线泓量厚度是非破坏性,精密而准确的,可实现自动化与计算化的一种测量方法,井在生产实践中得到验证.阵永欣译任固泰捩译自<&platingandSurfaceFinishingMay1987第1期低频电连接器失效栏-卣分析的可靠性评价试验共37批.通过这些试验,了解到低频电连接器的技本性能参数在各种环境条件下的变化规律及应力极限,初步摸清了电连接器在试验条件下的失效模式,同

2、时也得到一些失效样品.为了提高电连接器的可靠性水平,酋先应弄清使它产生失效或影响它可靠性的因素.也就是说,要酋先弄清电连接器是怎样失效的,以及为什么会失效.前者失散模式问题,后者是失效机理问题.这就有必要对电连接器进行失效模式和失效机理的分析研究工作.通过这种分析研究,有助于改进产品的设计,工艺及使用,维护,从而达到提高电连接器可靠性的目的.同时也有助于改进试验方法,使得电连接器的可靠性试验方法更为科学,更为合理,能真正反映电连接器的可靠性水平.由于工厂目前尚不具备失散瓤理分析的条件,开展失效机理分析还有困难,只能进行一些失效模式的分析工作.下面就对低频电连接器进行失效模式的分析.二,低频电连

3、接器的失效情况根据七九六厂通过用户调查收集到的现场反债信息,以及可靠性试验室十多年进行试验的结果.li频电连接器的失效情况如下t1.电连接器在机车车头上使用八年后,由于环境和清洁条件差,再加上超负荷使用,在接触对与外壳之间出现击穿现象（见照片一）.2.低气压试验时当气压下降到immHg左右,在相邻接点之润焊线部位出现飞弧现象.3,长期高温带电试验连续两年后,开始出现接触电大干技术标准规定值.4.试验室和用户都发现电连接器振动过程中,出现电接触瞬断现象5.有的用户发现大信号能通过的电连接器,低电压小信号有时就通不过,相当干出现开路.6.长期潮热试验后,电连接器接点之间,以及接点与外壳之间的绝缘电

4、阻低于技术标准规定值.潮热时间更长,则有部份电连接器的绝缘电阻降为极小（短路）.绝缘板肿胀变形,表面有白色斑点（见娟片二）,接触对表面锈蚀变色,并有镀层起皮现象（见照片三）,涨围表面生成灰白色和蓝绿色丝状物.38机电元什（989年）第9卷7.电连接器经插拔,温度冲击,潮热,低温,高温带电,振带逸群的组合应力寿命试验十个循环周期后,试品涨圈镀锌层出现剥落现象（见照片四）.有破裂掉块现象t见照片武）.第】期低额连接器失数礁式的分析纳起来,其失奴模式大致可分为接触失效,绝缘失效,机械连接失效,其它失效四种.序J失效号【模式缘失披,机械连接失效,其它失效列种,每种失投的表现形式及失披数如下丧所示:电连

5、接器各种失效的表现形式及失效毂表失效数（只）失效表现形式l2接触失效绝缘机械.接l被4f其它I失效接触对的接触电阻增值接触对电接触瞬断接触对电接触断开接触对表面锈蚀变色:接触对而磨损插针焊线槽根部断裂试验现场一一一一34Ol050101Ol接触对之间以致接舷对与外壳之词,绝绿电阻赫值【10iI接触对之间以及接触对与外壳之问短路I10i20J在正常大气压下绝缘件电击穿25.3O!在低气压下产生飞弧I10ff辑头与插座之问螺纹连接紧Jl5】i插头或插座之问连接螺纹损伤l3I;绝缘板开裂掉块f3Of20I绝缘板变形l5j引线部位的可扞性差l:20f效由于八为误用（缸插错超指标使用等）引起的戋救fJ2

6、O由其它原固（如附件失落外引线断裂等）引起的失效tI20I1.现场反馈信息只收集了失效现象,没有具体失效数,统计时,每一个用户反备f映的失敞现象均阻失效10只计算.注2.一个产品的失效,可能同时表现出几种失效模式,统计时认为每种失效楼l武都作为一个失效统计试验和现场两种情况下的失效,得到各种失效模式的失效数及所占的百分比如下表t序失效模式蛩百分比号l垫墅墨墼一j一呈堡45.1%2绝缘失敦I10522.3%3f缝羹叁效_里L_盟接触二二二二二二二二二=二45.1善绝缘E二=二=22.3连接E二:二二二L9.8岩靴bl2.8按上表画出低频连接器失效模式模形圈如下图一所示.圈一;恬频电连接器失效椒武

7、模型图.一西船2机电元件（j989年）第9卷四,各种失效携式产生的原因上述各种低频连接器失效模式产生的原因如下接触失效的主要失效原因:1.电连接器的电接触是由接触对来实现的,接触对又是由插孔和插针组成的,插孔是弹性零件,其质量的优劣对接触是否良好起着决定性的作用.当插针插入插孔时,插孔产生弹性变形,对插针产生接触压力,接触压力的大小及其稳定性,对电接触产生直接影响.接触压力不稳定或减小,引起电接触不稳定.甚至在定机械应力作用下造成瞬断.插孔插入插针后,孔给针一个接触压力,而针反过来对孔产生一个反作用力,插孔长期受到这反作用力的作用,会逐渐产生永久变形出现应力松弛弹:性疲劳现象.在长期高温负载的

8、条件下,插孔也会出现蠕变现象,其结果使得孔对针之词的接触压力逐渐减小.当接触压力小到一定限度后,接触电阻随接触压力减小而增大,最后造成接触不良2.为了改善接触对的导电性能,减小接触电阻,使接触定.一般要在铜台金加工的接触对的表面镀银,接触对i匀镀银层在贮存和使用过程中,遇到空气中的有害工业气体（H,S,SO,o等）再加上空气中一定的潮湿度（相对温度在65以上时）,接触对表面镀银层就会产生亿学反应或电化学腐蚀.在镀银层表面生成硫化物（黑色）或氧化物（棕黄色）.4Ao+2H:S+0,一2A#:S+2Hj02A9+SO:+2H:=Ag,S+2H,O4+0一2Ag0随着时问的增加,这层化台物膜层也会增

9、厚,使镀银层表而逐渐失去光泽而锈蚀变色.接触对受到满蚀后,生成的这层化合物电阻率裉大,复盏到银层表面.在接触压力小到难以擦破这层薄膜,或接触刘工作在低电平场合,小信号的弱电流低电压,小到难以烧穿这层薄膜时,就会出现接触电阳增大,电接触不良及按触断开,信号通不过的现象.3.接触对征长期高温作用下,镀银层硫化或氧化j豆应的速度加快,隆层蔓延速度加快.由于接触对镀银层受到腐蚀,接触对表面状态发生了改变.逐步由镀银层与镀银层的接触,转变到银的化合物（主要是银的硫化物和氧化物）与银的化台物的接触.随着膜层增厚,接触状态改变,使接触电阻产生紊乱性增加.4.有些电连接器为了防止由于接触对的氧化硫化腐蚀所造成

10、的接触不良,往往在接触对镀银层表面镀金.这是因为金在空气中既不会氧化,也不会受到硫化气体腐蚀,在任何恶劣的环境中都能保持良好的化学稳定性.但在我们长期贮存和长期工作寿命试验中,发现镀了金韵接触对表面也会变色发黑.这是由于镀金层结晶是一种网状结构,且镀金层根薄,在镀金的过程中,不可避免地要在镀垒层中出现些孔隙.大气中的潮湿气体由于锨孔的毛缅孔作用进入并接触到底层金属,而沉积下来成为电解液.金的电极电位很高（+1.341.5V）,而底层金属（银或铜台金）电位较低,产生电化学电位差.这样就在金与底层材料之间形成微电池,结果基层金属被腐蚀,并沿微孔蔓延伸长到外部,复盖在镀金层上面成为不规则的绝缘膜层（

11、图二）.同时jh于微孔的存在,大气第1期低频电连接器失效模式的舟析中的HS,SO:气体也能沿孔渗入,与金层下面的银层接触,使银层硫化生成黑色的硫化银,再沿徽孔蔓延到金层表面,而使接触对镀金层变色发黑,并使接触电阻增大.啪二5.电连接器插台分开时,插针与插孔之间在一定的接触压力作用下,由千相对运动而产生磨擦,磨擦力的大小为;F=接触压力p磨擦系数在磨擦过程中,会出现接触表面的光洁度损伤,几何形状改变,擦伤,粘连,产生磨屑,材料转移等,同时还伴随有热量产生.随着插拔次数的增加,插针插孔的表面镀层金属被密损,露出基底金属,在周围环境作用下产生腐蚀,形成接触不良.接触对表面盛损的程度与接触压力的大小,

12、接触磨擦部位表面光洁度,接触对表面镀屡品种,硬度,质量,接触对导向部位圆角是否光滑以及插孔接触部位几何形状等因素有关.程接触压力大,插针头部及插孔内孔口部圆角连接差,接触部位光洁度低,镀层材料硬度低,镀层质量差的情况下,接触对离损更为严重.电连接器的插拔寿命也低,接触稳定性也差.6,插针由于结构设计不合理,在冲制成形时焊线槽根部R太小,材料变形量大,产生应力集中,以致在内应力的作用下出现断裂.7.出于电连接器结构设计不合理,头疰连接时,插针插孔不能自定中心,以致插针偏离插孔,把插孔顶出去或插孔把揭针顶弯曲,不能正常接触.绝缘失效的主要原因1.有的电连接器的绝缘材料是采用术粉作为填料的,如酚醛塑

13、料,共吸水性极大（吸水率达每平方米0.05,q）,在潮湿的环境中长期贮存和使用时,水分子不仅附着在绝缘材料表面,而且还能沿材料的毛细孔渗透到绝缘体内部.在交变潮热的情况下,再加上毛细孔作用,绝缘材料吸潮更为严重.由于绝缘体表面和内部都有水分子,使得它的表面电阻和体积电阻都下降,从而使整个绝缘电阻大大下降.2.绝缘安装板的原材料中混有金属届,磁选时未清除干净在压制成形时金属屑镶嵌在安装板中.3.产品的结构设计,工艺不合理,造成组装后的产品内有金属多余物,这种金属多余物缩短了绝缘有效距离（见图三）,降低了绝缘电阻和抗电强度,最易使绝缘体击穿.叠属多余物图三4.电连接器在插拔过程中,接触对披窘损后掉

14、下来的金属磨屑附着在绝缘安装板表面.此外,电连接器在潮湿并加极化电压的情况下,在电位差作用下形成电解场,产生镀层金属离子迁移现象,其结机电元件（989年）错9卷果也减少了绝缘有效距离,降低了绝缘电阻和抗电强窿.5.电连接器在生产制造或贮存使用过程中,由于坏境清洁条件差,使灰尘及其它污物粘附在绝缘安装板表面,使接点之间,接点与外壳之问的绝缘电阻和抗电强度降低.6.固定绝缘扳的涨围,受到多次温度冲击,镀锌层由干急剧热张冷缩,引起大块的起泡或脱落,严重时形成外壳与接点之间的短路,造成绝缘失效.7.电连接器的接触对由绝缘安装板固定其相互位置,接触对之间,接触对与外壳之间由绝缘板和空气隙组成,绝缘板的绝

15、缘抗电强度一般比空气隙高,因此在正常条件和低气压条件下,电击穿通常首先发生在空气隙中,特别是在尖角棱也处空气隙击穿产飞弧由于电弧的高温将附近豹绝缘材料表面烧焦碳化而短路,造成绝缘失效（见照片一）.机械连接失效的主要原因1.电连接器的铝台金外壳硬度较低螺纹车制后,表面光洁度差,再加上没加润滑油,螺纹连接处产生千磨擦,出现连接紧涩,磨损严重.有些磨屑掉在螺纹上,使得头与座之间的连接卡死.2.电连接器在使用崖接到位后,还过力紧固,造成部件损坏,连接卡死,或者使用中不慎跌落,造成外壳变形,螺纹损伤.连接器头座不能连接.3.绝缘材料的机械强度差,特别是抗冲击性能差,安装扳的台阶薄,内台圃角半径过小,安装

16、板塑压成形后,卸模冷却的过程中容易产生应力集中,在运输过程中受到冲击碰撞外力作用,而吐安装板开裂掉块.4.电连接器的连接螺帽短,针孔接触都位长,征连接螺帽旋开君,插针与插孔还米完垒脱离接触.为了克照插孔对插针的分离力,需用人力硬将插头捋座拨出,在插拨过程中头与座的中心偏斜,插针头部将安装板孔周围的塑料崩落下来,造成安装板掉块.5.电连接器在长期潮湿条件下,绝缘扳吸潮膨胀,或在过高的温度下,绝缘板软化变形,几何形状和尺寸发生了改变,使得头与座无法配合或分离,不能插拔造成连接失效.6.电连接器接触对的可焊性差主要与下几个因素有关a,热裎或电镀的锡铅台金与底层金属附着力低,表面上番接触对上有锡铅合垒

17、层,可供焊线连接,实际上加热焊线时,锡铅合垒与基俸金属脱离,焊接不上或造成虚焊.b,锡铅合叠中,Sn和Pb的比例控制不当,使锡与铅在溶化状态的提润性差,并使熔点增高.c,热浸或电镀的锡铅合金层没达到要求,由于内层的锡铅合金与基体金属紧密接触,形成渗透区（相互扩散区）,表面的镏铅合金在室气中氧化,其可焊性差.由于内层扩散区和表面氧化区一般在23因此要求锡铅台金层厚度在10#以上,如达不到这要求可焊性就差.d.锡铅合金的复盏面积太小,也影响了接触对的可焊蛀.其它失效的主要原因1.用户没有按照电连接器技术标准选用,使电连接器超标准使用.2.电连接器在连接使用的过程中,头与座的定位键投有对准,而硬行插

18、人连接,使插针弯曲,绝缘安装板损伤.3.穿墙电连接器的左,右插头连铵第期低频I连接器失效跌式的分析方向搞错,使规定的连接器电麓严生按错,引起失误.4.电连接器的零件没有严格按照规定的工艺加工,出现弹簧垫圈断裂,螺钉锁紧孔向隙过大等.5.电连接器外j电缆线抗张强度较低,在外力作糟下导线上下反复弯曲运功产生疲劳,超过导线的断裂强度极限时,出现电连接器外导线断裂现象.6.电缆夹紧装置未夹紧或失效,使用中造成电缆引线断裂.7.电连接器外壳定位装置不可靠,使用中电缆旋转受力,0I起断线.8.其它因素产生的失效.五,建议采取改进的措施在产品的结构设计上1.分析电连接器头与座的定位结构,连接时采取先定位后插

19、人,以防止使用中插错.2.适当加长电连接器连接螺帽,使得头与座的连接螺纹退完时插针与插孔垒部分离,避免人工分离时轴线歪斜损坏安装板,或造成接触对弯曲变形.3.接触对结构设计时,应觅分考虑工艺性,产生内应力的可能性,在零件易.出现应力集中之处,设计时适当加大圆角半径,避免产生应力集中,以减少内应力.4.研究接触压力,插人力,拔出力及与接触电阻的关系,合理选择恰当的接触压力,既要避免因接触压力过小,而产生电接触不良,又要防止因压力过大磨损严重而影响电连接器的捕拔寿命.5.对电连接器进行可靠性设计,有阳可加锁紧装近平电缆j线固定装置.在生产酱理及加工工艺上1.认真煎彻执行军川高可靠七专子元器件可靠性

20、工作管理办法,加强推行叠质量簧理,建立产品质量保证体系.2.生产盼存道工序,一定要认真贯彻执行工艺规疆,严格工艺纪律.3.尽可能实现自动化机械操作,以克手:亡操作一致性差的缺陷.4.电镀l二艺是电连接器制造过程中的关键:e艺之一,也是接触对腐蚀失效的主要原因.建议改进电镀工艺,努力提高镀层的致密性,严格控制影响电镀质量的各种因素.在使用上建议采取的措施1.按照电连接器技术标准的规定台理使用,不能超指标超负荷使用电连接器.2.贮放电连接器的坏境要保持清洁干燥,以免吸潮污染后影响电气性能.3.使用时,接触对焊线后,最好在焊线部位加上绝缘套管,以免焊线后的尖角,挫端产生尖端效应,引起空气隙击穿放电.4.加强使用人员韵责任心,避免盲目错插,产生人为失误.5.加强电连接器的使用维护.六结束语以上阐述了低频电连接器的失效模式,统计了失效模式模型,分析了各种失效模式产生的原因,以及防止措施.一个完整的失效模式和失效模式模型,要通过大量的抽样试验以及对现场数据的收集,统计,整理才能得出.目前,我厂对低频电连接器所进行临试验批量有限,收集到现（下转4页）