低频连接器常见失效模式和失效机理分析

(1)断路

产生断路的原因很多,如设计选材不合理或热处理工艺质量差、插孔材料硬脆造成插孔簧片断裂、插孔材料太软造成插孔松弛;胶接工艺质量差,造成插孔与插针插合间粘有多余的胶液;装配工艺质量差,二次锁紧装置装配不到位;连接器组件生产过程中,导线剥线线芯断裂或受机械损伤而使线芯断裂,压接孔与导线线径不匹配、压接钳使用不当造成虚压;等等。这些都会造成作为连接器组件的核心零件接触件的接触部位断路失效。

(2)接触不良

造成连接器接触不良的因素很多,接触件结构设计不合理,材料选用错误,机械加工尺寸超差、表面粗糙、热处理、胶接及表面处理等工艺不合理,储存使用环境恶劣和操作使用不当,都会在接触件的接触部位和端接部位造成接触不良。设计、制造、检验、储存和使用等所有环节都有可能造成连接器接触不良,必须在摸清失效机理的基础上,有的放矢地提出整改措施,避免和预防类似失效案例重现。

接触不良和断路是有区别的。接触不良检测的目的是检测并剔除某些接触不良、存在高阻抗接点而导致回路电阻增大的产品。因为采用一般的导通仪导通检测时,回路电阻低于通断电阻判定值时仪器都反映为通路。而实际在导通回路中有可能存在接触不良的高阻抗接点。对于通信电缆组件,有的回路工作电流和工作电压仅为数十毫安和数十毫伏,由此要求回路电阻尽可能低,一般不应超过几毫欧至数十毫欧。若回路中存在虚焊、虚压、线芯损伤等造成的高阻抗接点,使回路电阻超过规定值,将影响信号的正常传输。

(3)瞬间断电

连接器组件端子(接触件)接触电阻的大小主要与接触压力有关。当接触压力保持不变或其变化几乎可忽略时所对应的是静态接触电阻。而当连接器在振动、冲击、碰撞等动态使用环境下,其接触电阻会随接触压力的量值、方向及时间的变化而变化,称之为动态接触电阻。由于这种变化是受外界动态环境影响在极短的时间内发生的;插合的一对接触件有可能受挤压而导致接触电阻减小,也可能受牵引而导致接触电阻增加,甚至造成瞬间断电。这种瞬间断电现象只要持续几微秒就足以导致系统死机。

瞬断检测是在静态导通基础上对产品进一步的动态考核,以考核连接器组件(线束)在动态环境下的接触可靠性。瞬断检测时除选用符合产品技术标准规定要求的瞬断检测仪外,还必须配备一个能提供符合产品技术标准规定的频率和加速度的振动、冲击和碰撞试验条件的设备,以考核连接器及其组件(线束)中插合的接触件在动态应力情况下有无瞬间断电现象。一般认为:插合的一对接触件两端电压降超过电源的50%或接触电阻瞬间增大超过规定值,可判定为瞬间断电失效故障。故判定是否发生瞬断有两个条件:持续时间和电压降(或接触电阻增量),两者缺一不可。

(4)绝缘不良

通过对某一检测点施加高电压,测量与非导通点之间的漏电流来判定绝缘电阻是否合格。漏电流大于设定值为不合格,小于或等于设定值为合格。

绝缘电阻主要受绝缘体材料、温度、湿度、污损、试验电压及连续施加测试电压的持续时间等因素影响。绝缘体表面或内部存在金属多余物、表面尘埃、焊剂等,或污染受潮,有机材料析出物及有害气体吸附膜与表面水膜溶合形成离子性导电通道,吸潮、长霉、绝缘材料老化等原因,都会造成短路、漏电、击穿、绝缘电阻低等绝缘不良现象。

(5)短路(击穿)

短路是指连接器组件中不该导通的回路被导通的失效故障,是危及安全使用性能的致命缺陷。绝缘材料质量低劣及湿热、盐雾、灰尘等恶劣的环境条件,装配中的错误接线,压接质量差等,都是造成短路失效故障的直接原因。

击穿是指绝缘体内有缺陷,在施加试验电压后,必然产生击穿放电或损坏。击穿放电表现为拉弧(表面放电)、火花放电(空气放电)或击穿(击穿放电)等失效现象。

(6)误配线

误配线是指在连接器组件生产装配时,由于操作者的人为失误所造成的错接线故障。例如正常配线为A1—B1、A2—B2,现误配线为A1—B2、A2—B1,用导通检测仪检验时同时出现A1—B1、A2—B2断路,A1—B2、A2—B1短路,则可判定为误配线故障。

(7)固定不良

固定不良,轻者影响接触可靠性,造成瞬间断电,重者电连接器组件在插合状态下由于材料、设计、工艺等原因导致结构不可靠,会造成连接器的插头与插座之间、绝缘体与接触件之间、插针与插孔之间产生不正常分离甚至解体,由此将造成控制系统电能传输和信号控制中断的严重后果。

设计结构不可靠,选材错误,成型工艺选择不当,热处理、模具、压接、装配等工艺质量差,弹性零件变形断裂,二次锁紧机构失灵和压接装配不到位等都会造成固定不良现象。

(8)密封不良

对于有密封性要求的电连接器,必须严格按标准规定要求100%地逐只检测密封性,剔除漏率超标产品。由于壳体互换性差、绝缘体注塑质量差、接触件插配不良等,造成绝缘体与接触件界面处应力集中,存在微裂纹、气泡等缺陷,都会引起密封不良失效。

例如,某型号密封电连接器壳体与绝缘体之间采用771胶胶粘固化,密封性检查时发现漏气,经失效分析,证实是由于胶粘剂固化不完全,结合力差,固化后收缩产生较大空洞所致。

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