摘 要：本文分析了電連接器失效原因，從電連接器失效機理層面出發(fā)，得出提高電連接器質量、電連接器接觸表面鍍層、增加接觸體之間的正壓力等方法提高電連接器可靠性。

關鍵詞：電連接器;綜合應力;加速壽命試驗;Origin;統計分析

電連接器是一種在電氣終端之間提供連接與分離功能的元件，廣泛應用于軍事、 航空航天等領域，其質量的好壞直接關系到整個系統工程的成敗。本文對電連接器的失效原因進行了分析，提出了幾點提高電連接器可靠性的應用方法。

1 電連接器失效原因分析

1.1溫度與震動導致的接觸不良

電連接器的主要失效形式為接觸失效，由于接觸電阻和材料導體電阻的存在，當有電流流過電連接器時，接觸電阻和金屬材料導體電阻將會產生焦耳熱，導致接觸點的溫度升高，過高的接觸點溫度會使得接觸表面的金屬軟化、 融化甚至沸騰，同時也會使接觸電阻增大，從而引發(fā)接觸失效。

電連接器在貯存、運輸和工作時，會受到各種振動載荷和沖擊力的作用， 若產生共振現象，振動應力過大，超過電連接器本身所能承受的頻率時， 會造成接觸件的間隙變大，當間隙增大到一定的程度時，接觸壓力會瞬時消失，從而導致電接觸的“瞬斷”，嚴重時會使得材料產生破壞和斷裂;在這種長期應力的作用下，材料也會發(fā)生疲勞損傷，最后引發(fā)失效。

1.2連接器表面絕緣不良

絕緣不良往往表現為漏電流偏大、 絕緣電阻降低和高壓擊穿等現象。尤其是在耐濕試驗之后，絕緣不良現象時有發(fā)生，并且用酒精經過反復擦洗、烘干之后仍不能達到規(guī)定的值，經過解剖分析之后發(fā)現這是由于連接器的表面有污物 （如塵埃、 助焊劑和焊錫等），這些有機材料析出物和有害氣體與連接器表面的水融合形成離子性的導電通道，從而導致絕緣電阻降低、高壓擊穿和漏電流偏大等，并且這些污物通常情況下都是較難清洗掉的。

1.3鍍層與基體結合力差

鍍層與基體結合力差主要表現為鍍件表面產生白色粉末或裂紋，嚴重者鍍層剝離， 甚至是大面積鍍層脫落。查找并分析原因，發(fā)現：引起鍍層起皮的原因很多，如與基體金屬的性質和鍍層本身的硬度有關，也與電鍍液的性質和操作條件有關。尤其是鍍件脫脂不徹底，表面清洗不干凈或鍍液中添加劑含量過高等，在鍍金或者鍍銅之后在空氣中停留時間過長導致鍍層氧化或是鍍液的成分發(fā)生化學反應進而導致鍍層成份不正常。這些都會造成鍍層與樣品表面的結合力弱而導致鍍層剝離。

2.提高電連接件可靠性的應用策略

針對電連接器的失效模式和失效原理，從根源和過程中提高連接器的能力是關鍵。應注重提高電連接器的質量，包括設計可靠性、生產工藝可靠性、嚴格器件篩選過程等，其次采用改善電連接器接觸表面鍍層，增加接觸體之間的正壓力等方式均可提高電連接件的可靠性。

2.1提高電連接器質量

電連接器常見的失效模式多是在實驗過程中發(fā)現的，部分是在樣品裝配使用過程中發(fā)現的。 實際上，電連接器在設計和生產完成后，其失效模式和失效機理基本已經固定，電連接器的質量直接影響著電連接器的可靠性，所以建議從以下幾個方面著手來提高其可靠性。

（ 1） 合理選用材料、優(yōu)化工藝路線和結構來開發(fā)新一代產品。（2） 采用先進焊接工藝和機床，提高焊接質量和可靠性。（3） 通過實驗研究對新一代產品進行結構優(yōu)化，從而降低成本，增加可靠性。（ 4） 提高模具質量，從而提高毛坯質量，并在設計過程中進行相應的實驗研究。（ 5） 采用先進裝配工藝和路線，提高裝配質量，保證成品壽命。（ 6） 引進國外先進技術，使核心部件國產化。

2.2電連接器接觸表面鍍層

普通金屬鍍層可以保護連接器不易被氧化和硫化，并且能在一定程度上提高它的機械性能，增強它的耐磨性。貴金屬鍍層能夠起到優(yōu)化連接器電氣性能的作用，建立和維持穩(wěn)定的連接器阻抗。總而言之，鍍層對電連接器產品性能的提升非常有幫助。隨著科學技術的不斷進步，連接器的使用環(huán)境也會越來越復雜，這就要求我們的連接器可以應對更廣闊的領域，鍍層則是電連接器提高可靠性的有效手段。目前電連接器接觸體接觸表面上普遍采用的鍍層金屬為金、銀和錫等。。

（1）鍍金、銀

金屬里惰性金屬性能比較穩(wěn)定不易發(fā)生氧化和腐蝕，是電連接器接觸體接觸表面鍍層常用的貴金屬材料。金、銀可以很好的阻擋氧化性或腐蝕性氣體的損壞，避免接觸體接觸表面發(fā)生氧化反應或腐蝕反應生成膜層阻礙電接觸，其它金屬不具備金的這種特能。另外，對于當電連接器采用鍍純金時，電連接器接觸體接觸表面發(fā)生微孔的概率上升，而增加鍍層厚度或采用鍍合金時能夠避免微孔的產生[11]。，但由于金和銀的價格相對昂貴，會帶來制造和加工成本的相應提高。故鍍金和鍍銀工藝并未被業(yè)廣泛地采用。

（2）鍍錫

相對于金和銀的高昂成本，錫的價格則便宜了許多。錫是銀白色的金屬，密度 7.28g/cm3，熔點 232℃，具有耐腐蝕、抗變色、無毒、焊接性能好等優(yōu)點。

當電連接器接觸體表面涂覆一層錫時，插針接觸體與插孔接觸體相接觸時，插針接觸體與插孔接觸體的接觸面積增加，并且由于接觸體表面涂覆了一層錫，這樣會使電連接器接觸體的接觸電阻值降低。由于金屬錫的硬度較小，因此鍍錫接觸體承受載荷會降低。在相同的條件下電連接器接觸體表面鍍錫與鍍其它金屬相比較接觸體電阻更小，電損耗降低，產熱下降，可靠性提高。

2.3增加接觸體之間的正壓力

（3）增加接觸體之間的正壓力

根據《二參數威布爾分布與電連接器的失效壽命分布函數的關系研究》一文中電連接器接觸體的動力學模型可知，當增加接觸體接觸面之間的正壓力時可有效減小振動應力下諧響應的幅值，而且當增加正壓力時可以增大接觸體接觸面的實際接觸面積，減小接觸體接觸面的接觸電阻，提高電連接器的可靠性[12]。

5 結論

總之，在電連接器行業(yè)內，目前國內電連接器的可靠性工作經過不斷地探索、 實踐、 總結，已經取得了較大的成績。但是，實踐證明國內的電連接器在使用的過程中仍然存在著大量的問題，其可靠性和質量等級與國外的相比仍然有較大的差距， 所以，對于電連接器的可靠性，我們應該充分地重視接觸理論的 研究，將理論與實踐相結合;加強失效分析的研究，多方面、全方位地保障電連接器的可靠性和穩(wěn)定性。

參考文獻：

[1] 朱海峰.環(huán)境應力作用下航天電連接器可靠性試驗方案研究[D].杭州：浙江大學，2003.

[2] 呂瑞雪.電連接器的熱性能研究[D].北京：北京郵電大學，2011.

作者簡介：

劉曉明? ，單位：沈陽華晨寶馬有限公司，