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  • 工业接插件性能分析

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    接插件也叫连接器。在电路内被阻断处或孤立不通的电路之间,架起沟通的桥梁,从而使电流流通,使电路实现预定的功能。国内也称作接头和插座插座,一般是指电接插件。即连接两个有源器件的器件,传输电流或信号。

    接插件的性能

    1.机械性能就连接功能而言,插拔力是重要地机械性能。

    插拔力分为插入力和拔出力(拔出力亦称分离力),两者的要求是不同的。在有关标准中有最大插入力和最小分离力规定,这表明,从使用角度来看,插入力要小(从而有低插入力LIF和无插入力ZIF的结构),而分离力若太小,则会影响接触的可靠性。另一个重要的机械性能是连接器的机械寿命。另一个重要的机械性能是连接器的机械寿命。机械寿命实际上是一种耐久性(durability)指标,在国标GB5095中把它叫作机械操作。它是以一次插入和一次拔出为一个循环,以在规定的插拔循环后连接器能否正常完成其连接功能(如接触电阻值)作为评判依据。连接器的插拔力和机械寿命与接触件结构(正压力大小)接触部位镀层质量(滑动摩擦系数)以及接触件排列尺寸精度(对准度)有关。

    2.连接器的电气性能连接器的主要电气性能包括接触电阻、绝缘电阻和抗电强度。

    ①接触电阻高质量的电连接器应当具有低而稳定的接触电阻。连接器的接触电阻从几毫欧到数十毫欧不等。

    ②绝缘电阻衡量电连接器接触件之间和接触件与外壳之间绝缘性能的指标,其数量级为数百兆欧至数千兆欧不等。

    ③抗电强度或称耐电压、介质耐压,是表征连接器接触件之间或接触件与外壳之间耐受额定试验电压的能力。

    ④其它电气性能。电磁干扰泄漏衰减是评价连接器的电磁干扰屏蔽效果,电磁干扰泄漏衰减是评价连接器的电磁干扰屏蔽效果,一般在100MHz~10GHz频率范围内测试。

    对射频同轴连接器而言,还有特性阻抗、插入损耗、反射系数、电压驻波比(VSWR)等电气指标。由于数字技术的发展,为了连接和传输高速数字脉冲信号,出现了一类新型的连接器即高速信号连接器,相应地,在电气性能方面,除特性阻抗外,还出现了一些新的电气指标,如串扰(crosstalk),传输延迟(delay)、时滞(skew)等。常见的环境性能包括耐温、耐湿、耐盐雾、

    3.环境性能常见的环境性能包括耐温、耐湿、耐盐雾、振动和冲击等。冲击等。

    ①耐温目前连接器的最高工作温度为200℃(少数高温特种连接器除外),最低温度为-65℃。由于连接器工作时,电流在接触点处产生热量,导致温升,因此一般认为工作温度应等于环境温度与接点温升之和。在某些规范中,明确规定了连接器在额定工作电流下容许的最高温升。

    ②耐湿潮气的侵入会影响连接h绝缘性能,并锈蚀金属零件。恒定湿热试验条件为相对湿度90%~95%(依据产品规范,可达98%)、温度+40±20℃,试验时间按产品规定,最少为96小时。交变湿热试验则更严苛。

    ③耐盐雾连接器在含有潮气和盐分的环境中工作时,其金属结构件、接触件表面处理层有可能产生电化腐蚀,影响连接器的物理和电气性能。为了评价电连接器耐受这种环境的能力,规定了盐雾试验。它是将连接器悬挂在温度受控的试验箱内,用规定浓度的氯化钠溶液用压缩空气喷出,形成盐雾大气,其暴露时间由产品规范规定,至少为48小时。

    ④振动和冲击耐振动和冲击是电连接器的重要性能,在特殊的应用环境中如航空和航天、铁路和公路运输中尤为重要,它是检验电连接器机械结构的坚固性和电接触可靠性的重要指标。在有关的试验方法中都有明确的规定。冲击试验中应规定峰值加速度、持续时间和冲击脉冲波形,以及电气连续性中断的时间。

    ⑤其它环境性能根据使用要求,电连接器的其它环境性能还有密封性(空气泄漏、液体压力)、液体浸渍(对特定液体的耐恶习化能力)、低气压等。

    接插件的好处

    • 1、改善生产过程
      接插件简化电子产品的装配过程。也简化了批量生产过程;
    • 2、易于维修
      如果某电子元部件失效,装有接插件时可以快速更换失效元部件;
    • 3、便于升级
      随着技术进步,装有接插件时可以更新元部件,用新的、更完善的元部件代替旧的;
    • 4、提高设计的灵活性
      使用接插件使工程师们在设计和集成新产品时,以及用元部件组成系统时,有更大的灵活性。

    接插件的制作工艺

    • 接插件工艺概述接插元件的生产工艺主要包括:零件的制造工艺和产品的装配工艺.接插元件主要由接触件,绝缘件和结构件组成.零件的制造工艺主要是此三部件的加工工艺.如机械加工,冲压,注塑,压铸,表面涂覆等.随着对接插元件需求量的不断增加,零件的生产批量都较大.所以,零件的加工应不断提高机械化和自动化程度,多采用高效率的专用设备,逐步地实现接插元件自动化生产方式.接触件采用车制或冲制工艺.在大批量的生产时,车制以用纵切自动车床为主,其方向是采用复合多能自动机床,在设备上完成多道工序,以免零件的二次加工,以此达到提高零件加工精度和生产效率.对于小批量生产,可用精密仪表车床加工.
    • 冲制接触件的特征是比车制工效高,但其精度比车制体稍低.目前由于工模具和冲压设备的精度在不断提高,所以,冲制接触件的精度也有很大的提高.采用的工艺有:用冷镦机制造插针,用多工位冲床制造插孔,用弯曲机制造簧片式接触件等.
    • 塑料绝缘件按其使用要求大多采用热塑性塑料,也可采用热固性塑料.热塑性塑料绝缘件已实现封闭式自动化生产,有利于提高工效,减少环境污染.热固性塑科亦以采用注射材料和工艺为宜.
    • 结构件有金属外壳,塑料外壳和其他结构零件,其加工工艺分别有压铸,注塑,冷挤压,挤压铸造和机械加工.采用变质铝合金冷挤压外壳工艺,可实现强度高,精度好,效率高等加工好处.

    接插件的常见故障

    接线端子常见的致命故障形式有以下三种:

    • 1.接触不良
      接触不良接线端子内部的金属导体是端子的核心零件,它将来自外部电线或电缆的电压,电流或信号传递到与其相配的连接器对应的接触件上。故接触件必须具备优良的结构,稳定可靠的接触保持力和良好的导电性能。由于接触件结构设计不合理,材料选用错误,模具不稳定,加工尺寸超差,表面粗糙,热处理电镀等表面处理工艺不合理,组装不当,贮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配合部位造成接触不良。
    • 2.绝缘不良绝缘体的作用是使接触件保持正确的位置排列,并使接触件与接触件之间,接触件与壳体之间相互绝缘。故绝缘件必须具备优良的电气性能,机械性能和工艺成型性能。特别是随着高密度,小型化接线端子的广泛使用,绝缘体的有效壁厚越来越薄。这对绝缘材料,注塑模具精度和成型工艺等提出了更苛严的要求。由于绝缘体表面或内部存在金属多余物,表面尘埃,焊剂等污染受潮,有机材料析出物及有害气体吸附膜与表面水膜融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。
    • 3.固定不良绝缘体不仅起绝缘作用,通常也为伸出的接触件提供精确的对中和保护,同时还具有安装定位,锁紧固定在设备上的功能。固定不良,轻者影响接触可靠造成瞬间断电,严重的就是产品解体。解体是指接线端子在插合状态下,由于材料,设计,工艺等原因导致结构不可靠造成的插头与插座之间,插针与插孔之间的不正常分离,将造成控制系统电能传输和信号控制中断的严重后果。由于设计不可靠,选材错误,成型工艺选择不当,热处理,模具,装配,熔接等工艺质量差,装配不到位等都会造成固定不良。

       

    此外,由于镀层起皮,腐蚀,碰伤,塑壳飞边,破裂,接触件加工粗糙,变形等原因造成的外观不良,由于定位锁紧配合尺寸超差,加工质量一致性差,总分离力过大等原因造成的互换不良,也是常见病,多发病。这几种故障一般都能在检验及使用过程中及时发现剔除。