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              電子知識

              解析連接器耐久性之三種故障模式
              2016-04-20 23:59:55 發布:best 瀏覽次數:
              汽車制造商對其供應基地的要求越來越高,這對于汽車零配件供應商來說己經是一件眾所周知的事情。就連接器供應商而言,這意味著對產品的性能、穩定性和成本的要求更加嚴格。供應商只有不斷革新產品及工藝,滿足客戶的這些需求,才能處于優勢地位。
                 連接器制造商必須識別并分析環境中那些可能對連接器性能造成影響的物理和機械現象。按照汽車制造商規定的應用條件,為了評估連接器的穩定性,連接器制造商實施了精細的測試程序。如果出現連接器故障,大多可確定為下述三種故障模式之一:摩擦腐蝕、電氣故障以及連接器接問題。
                1.摩擦腐蝕與電鍍問題  腐蝕性氣體、高濕度和強烈振蕩是引起氧化作用和摩擦腐蝕,并導致連接器故障的三大條件。這些環境因素會對錫和鉛錫接觸表面造成極大的影響,有90%的連接器表面屬于這種情況。
              通常,人們采用電鍍貴重金屬的方式,如鍍金或鍍銀,因為這些金屬不會發生氧化作用。這些鍍層的厚度從0.5μm至1.27μm不等。然而,令人遺憾的是,由于含有這些貴重金屬以及對其加工使得這類電鍍工藝價格不菲,所以人們盡可能少用這類電鍍材料。在汽車電氣線束應用中,大約只有10%的連接點使用了這類金屬。 
              其結果是,一些主要的連接器供應商,例如FCI給出了其他可供選擇的電鍍解決方案(例如純錫電鍍、錫-特氟隆TinTeflon、NXT和壓合技術),不僅滿足了OEM的成本要求,而且產品具有同樣的性能。 
                因為必須符合高標準的汽車規格要求,源于電信市場的壓合端子技術(連接器到電路板)備受矚目。由于汽車PCB比應用于電信行業PCB要薄,操作溫度(125oC)也要高很多而且使用環境有振動,想要將這種技術引入到汽車系統不是一件容易的事情。 
                這種技術帶來了顯著的工藝成本效益,它將一個無焊錫引腳壓入到金屬PCB板孔中。為適用于嚴格的汽車應用條件,FCI壓合端子經過專門的設計,在插入PCB時提供完全可控的力度,將阻力和變形降到最低,確保與PCB的接口穩固。 
                由于比波峰焊更具成本效益,加之工藝完全自動化,降低了PCB成本,FCI蝶形解決方案(和相關的應用工具)越來越受到汽車制造商的青睞。除性能優越(兼容SMT工藝以及卓越地保持元件的完整性)以外,由于不存在對PCB的熱沖擊和錫橋的風險,它還提高了附加工藝質量。 
                此外,FCI發現:在壓合應用中使用正確的電鍍工藝和引腳的條件下,當觸點受各種外部條件制約(例如:急劇的溫度變化、相對濕度變化、長期處于干燥環境和氣體腐蝕)的時候,觸點抗阻性一直保持較小變化。
               為解決這個問題,人們研制了一種新型接觸表面。特氟隆(Teflon)微顆粒在普通錫槽內經過相同處理并有選擇性地電鍍到接觸表面。微顆??蓪⒁粋€典型的鍍錫的端子插入力降低40%以上。這種解決方案可使連接器擁有更多的引腳,且無需插入輔助裝置——增強人機工程學并提高連接器穩定性。此外,經測量顯示,當端子易受振動影響時,錫-特氟隆(Tin-Teflon)表面比其他任何鍍錫觸點具有更好的防摩擦腐蝕效果。
              2.電氣故障:加強式新型壓接技術線纜與端子的連接問題是引發保修和連接器系統故障主要原因之一。對于汽車配線系統,壓接是一種非常普遍的方法,用于將端子連接到線纜上。這種工藝已被證明可靠。與焊接法相比,在提高壓接可靠性方面它更加經濟實惠、簡單易操作。為改善端子夾頭幾何形狀,連接器制造商投入了大量精力。通過一項廣泛的分析實驗研究,FCI不僅研制出一種新型的用于壓接優化的解析工具,還提出一種具有創新意義的新型壓接幾何形狀。 
                FCI的“兩步法”壓接解決方案提出一種可以在傳統壓接沖床上以典型高速壓接率生產的壓接方法。“兩步法”壓接完成時模具內部會發生兩次沖擊。 
                第一步,在端子夾頭區域任意一側進行普通壓接操作。和其他任何壓接一樣,在壓縮沖程結束后沖壓機和鐵砧分離,壓接會稍微松弛。絞線不再像此前那樣緊湊地結合在一起,電阻擁有更高阻值。 
                在壓接工藝的第二步驟中這個問題得到解決。壓接模具第二次沖擊夾頭區域。在之前經壓接處理的位置之間有一個夾頭部分,這一次沖擊的是這個夾頭部分的中間位置。廣泛的測試已表明:通過“兩步法”工藝可以獲得最佳的、長期的絞線壓縮效果。由于消除了壓縮回跳,壓接地帶產生的冷焊得到了加強和穩固,壓接具備了較高的可靠性。兩步壓接適用于需要極低電流和過渡電阻的所有應用。安全氣囊傳感器和控制器就是這類應用的例子。 
              3.連接器接插問題 在裝配廠向汽車內安裝配線時,連接器的不當接插可能會導致連接器故障。為克服這個問題,設計工程師研發了各種各樣的連接器鎖止裝置,其中一個例子就是FCI研制的彈簧鎖(Spring-Lock)。當連接器的兩個半部接插在一起的時候,彈簧裝置會被壓縮。如果正確接插,連接器彈簧鎖將發揮作用,使兩個連接器結合在一起。如果連接器沒有完全接插到位,彈簧則會彈開兩個半部(當安裝人員松手放開連接器時),這表明連接失敗。
              另一個辦法就是使用一個接插輔助裝置來簡化較大的連接器的接插工藝。FCI的新型ErgoMate?技術采用一個齒輪式凸輪和滑塊裝置。這個滑塊裝置可使連接器接插時從裝配器處獲得一個流體動力,這樣就無需典型連接器驅動次級操縱桿或滑塊。與其他方法相比,因為有了凸輪,連接器插入力能夠減少40%。FCI最新推出的APEX24-wayHybrid連接器就運用了這項技術。當工效設計獲得改善的時候,裝配變得簡單易行,連接穩定性也隨之增加。 
              在應用于汽車外部和引擎罩下方時,將連接器的電觸點密封是非常重要的。對于連接器制造商來說,提供價格低、穩定性高、裝配容易的潛式連接器解決方案是一件極具挑戰性的事情。在高密度或多引腳系統中,采用墊片密封件或多孔密封環是一種標準做法。設計時,這類密封件有兩個主要問題必須解決。

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