失效分析方法及技术.doc

2常见失效模式和失效机理2.1多余物电连接器内部存在的多余物，会造成信号随机失效这是忖前最令人扌I!优的，其产 生原因很多，主要有：a, 设计选材和结构不合理由于插头插座选用硬度相差悬殊的异种材料，加上结构形式先天不足，构成了产生 多余物的隐患如某型号用的耐辐照圆形密封插头屎，因密封性要求，插针和插廉壳体选 用与烧结玻璃膨胀系数相近的4J29低膨胀合金，而与H配合的插头螺母则选川硬度较低 的HP659-1黄铜加上结构形式又为无卡口式的螺纹连接最麻，该密封圈在互换性检 查时每装拆一次，就卷出长达6-7mm的金属丝b, 极层结合力差，起泡掉皮电镀前对壳体表面的预处理不良，镀铜后停留时间过长表面氧化或镀液成分不正常等 ,都会导致膜互换性检杳时稍经装拆就极易剥离，特别是螺纹连接部位严重时，甚 至用粘胶纸贴标签时也会引起大面积镀膜剥离c, 加工精度及尺寸一致性差互换性检查时发现螺纹连接部位有残留的加工毛刺或公差配合尺寸过紧，将过盈金属 切削下来而产生多余物2.2接触不良接触不良会造成接触电阻大、导通不良，这也是电连接器的一个致命缺陷从微观角 度分析，任何光滑的表面都是凹凸不平的因此，两个接点接触时，不可能是報个接触面 接触，而是有限点的接触。

显然，实际接触面小于视在接触血，其差异决定于表面光滑稈 度和接触压力的大小实际接触血分为两部分:一是金属与金属的肓接接触，二是通过界面 氧化而形成氧化膜，有机气体吸附膜或尘埃等所形成的沉积膜而相互接触因此，造成接 触电阻大，导通不良的原因主要有：a, 集中电阵大集中电阻是指电流通过接触面时，由于接触面缩小而导致电流线收缩所显示的电阻它是由接触压力或热作用破坏界血膜而形成金属与金属直接接触所构成的电阻其大 小与材料本身的特性、生产T•艺（如粗糙度、电镀质量和热处理示的性能等）和接触压力等有关当接触压力增大后，一方面由于接触触点的数量和面积逐渐增加，另一方面当接触面的 压力超过材料屈服极限时，接触触点将从弹性形变过渡到報性形变因此，集中电阻将减小， 最后趋于稳定而插孔过大或接触簧片应力松弛都将使接触压力减小，集中电阻增大为保证接触可靠和有一•定的接触压力，电连接器装配前对插孔、插针都要进行的插 拨力（分离力）检杳装配成成品示也应按技术条件进行单孔和总的插拔力检查b. 膜层电扭大膜层电阻是指由于周用环境条件及有害气体的影响，造成接触表面形成膜层而构成 的电阻当电连接器插孔插针采用镀银时，加电压通断试验后发现碳、硫、锌、氧等有 害元素会在接触表血大量出现。

在表血生成了使接触电阻不稳定的氧化膜氧化膜的生 长与温度、湿度有很大的关系温度越高、湿度越大，生长速度就越快，这是膜层电阻 的主要来源膜层电阻的另一来源是尘埃、松香、汕污等在接触表面上机械附着、 沉积，形成了较松散的表膜由于这些带有微粒的物质极易嵌藏在接触表面的微观凹坑 处，所以使有效的接触血积缩小，接触电阻增大，且极不稳定航天用电连接器为保证接触的可靠性，一-般插针、插孔均选用镀金接触件，并在生 产过程和交收试验中严格按“七专”技术条件中镀金接触件抗腐蚀试验有关规定，进行 镀金接触件抗腐蚀试验另外，航天用电连器对贮存环境温度、湿度有严格要求，根据QJ2227 — 92 "航天用 电子元器件贮存和超期复验要求”，电连接器按其贮存环境条件分为三类（见表l）o贮存条件环境分类分类温度（C）相对湿度（％）有限贮存期（小I15 〜2525-655II-5-3020-754III-10-4010〜803有限贮存期与贮存环境条件有关电连接器超过有限贮存期未经复验不得装机使 用超过了有限贮存期100%的电连接器，一般不准用于型号产品2 .3绝缘不良（翻电、绝缘电阻低、击穿）连接器表面有受潮的尘埃、焊剂等污染物，有机材料析出物及有害气体吸附膜与表 血水膜溶合形成离了性导电通道。

如验收某型号圆形连接器发现绝缘电阻偏低，经酒精 清洗、烘干后再侧仍有部分不合格经解剖分析证实:造成绝缘电阻偏低的原因是部分绝 缘体表面的污物难以清洗干净所致为防止电连接器发生漏电、击穿等事故，一般交收试验时均应进行绝缘电阻和抗电强 度试验，要求任何相邻的接触件Z问，以及任一接触件与外売之间的绝缘电阻应不小 于500MQ, 1000MQ或5000MQ要求任何相邻的接触件之间，以及任一接触件与外 売Z间应能承受交流50Hz的试验电压为600〜750, 1（X）0, 1200或1500V作川lmin的试验, 而无击穿和飞弧必须注意的是，测童绝缘电阻与抗电强度试验是有区别的:测量绝缘电阻的电压是 育流电，而抗电强度试验的电压是交流电测量绝缘电阻用的电源功率大大低于抗电强度 试验的电源功率因此绝缘电阻高的电连接器不一定能承受较高的交流电压2.4弹性元件断裂由于材质不良或热处理质量控制不当，造成作为电连接器锁紧装置的弹簧、压簧等 弹性元件脆断、疲劳损坏等事故如某圆形连接髀交收试验时发现20套中就有7套压簧 脆断经查该批压资工艺图纸规定:65M n弹簧钢带淬冋火示硕度HRC应控制在40〜 5,而实测为50-52,均大于规定值。

2.5漏气航天用密封电连接器泄漏率应不大于有关标准规定试验时将插懈装入气密性试验 箱中，然后在插廉前后Z间加上气压差，用一个放在低压一边的检侧器测出通过插廉密 封处的泄漏率如某型号密封电连接器売体与绝缘体Z间采用力1胶胶粘固化，密封性 检查发现漏气经分析原因是胶粘剂固化不完全，结合力羌，固化后收缩产生较大空 洞，最后导致漏气2.6误插由于设计先天不足，把圆形或矩形的电连接器设计成轴对称如某30芯的矩形电连 接器，虽然插头、插廉上都有相对应的芯数编号，但在实际使用中正播、反插都能插入 插廉，这样就极易造成重大事故故一般圆形电连接器应设计有带凹凸键槽的定位防谋 插装置矩形电连接器的插头、插座应改成等腰梯形或芯数布局成不对称的2.7装配失误有部分电连接器绝缘体采用上下廉块胶仁合成一体，插孔又设计为轴对称的，结果很 容易造成上下座块胶合时错位、装反如某生产厂投产4芯的小圆形电连接器477只，出 厂检验时就发现有14只上下朋块的芯数编乃标记错位、装反，即插朋插孔一侧与带电缆 罩的焊片一侧的芯数编号颠倒2 .8安装尺寸不符验收时应对电连接髀的主要安装尺寸按图纸要求进行复测，以防进入总装或临近发 射状态，发生因安装尺寸不符造成难以安装定位的紧急事故。

如某卫星用的127芯高真 空电分离插头座，在技术阵地安装时曾发生过因括座上的法兰安装孔孔距偏大而无法与 底座相对连接固定的事故3、提高产品可靠性的手段上述常见失效模式大多是在100%逐个出厂质量检验或下厂验收进行交收试验时发 现的，也有个别是在总装时发现的出厂检验或交收试验都是为剔除早期失效产品而进 行的可靠性筛选表2列出了电连接器备种常见失效模式相对应采川的可靠性筛选项H 及分析仪器设备或工具电连接器制作完成后，其失效模式和失效机理已固定只有在可靠性设计基础上， 保证生产线上严格采取可靠性技术措施，如生产工艺的严格控制、生产环境条件的控 制、各工序过稈小的检测等，才能保证电连接器的可靠性和稳定性虽然可靠性筛选不 能提高单个电连接器的可靠性，但通过筛选可剔除早期失效产品，提高整批电连接器的 可靠性水平为确保航天用电连接器质量和可靠性，下厂验收时必须仔细检杏生产毎批产品的工 艺筛选和例行试验等可靠性试验记录并在此基础上100%逐个进行交收试脸，以进一 步剔除在一次筛选中未能剔除的不合格产用品对于卫星等要求特别稳定的电气系统的 电连接器，还要按筛选技术条件进行二次筛选表2备种常见失效模式所采川的可靠性筛选项H及仪器设备序号常见失效模式可靠性筛选项目采用的分析仪器或设备1多余物外观、互换性放大镜、体视显微镜2接触不良插拨力、接触电阻标准插针、弹黄秤，亳欧计3绝缘不良绝缘电阻、抗电强度高阻计（绝缘电阻测试仪）、高压击 穿试脸台4弹性元件断裂外观放大镜、体视显微镜5漏气气密性氨质谱检漏仪6谋插外观肉眼7装配失谋外观肉眼8安装尺寸不符结构尺寸千分尺4电连接器可靠性设计电连接器的可靠性由电连接器木身具有的固有可靠性和使用可靠性决定。

电连接器可靠性 设计、制造T艺决定了固有可靠性水平，而使用可靠性受电连接器使用、维护、储存、应用环 境等因素的影响在进行电连接器结构设计、制造时，应根据使用环境、使用要求、技术标准, 应用可靠性设计技术，积极努力地提高电连接器固有可靠性水平，并积极采取措施使电连接器 有利于使用、维护，有利于防止使用中的人为失误，提高电连接器使用可靠性水平，充分发挥 电连接器固有可靠性水平的作用4.1结构设计表3从接触对、绝缘体、外売、连接方式等4个方而对电连接器可靠性结构设计进行了概 括，并对上述4个方而的备个环节的结构设计内容与要求都进行了简要阐述表3电连接器可靠性结构设计内容与要求设计对象结构设计内容与要求接触对 接触应力正确选择接触对的结构形式，设计接触对接触部位结构，确定接触对在绝缘体内的 定位、IM定方式接触对 端接触结构应根据使用要求确定接触件与引线的故佳端接方式结构设计Jit点考虑有利十使用、有利十端接、有 接后的接触稳定可靠接触对材料从导电性、导热性、机械强度、工艺性等方而正确选择接触对材料:对弹性材料还 应从弹性、弹性稳定性、耐疲劳性方而进行考虑;对玻璃密封电连接器、因接触件与玻璃 烧结构成部件，因此还要考虑与玻璃的熔接、线膨胀系数的匹配。

接触对 表面涂覆涂层往往在协议中观定各类镀层性能众所周知，特别提出要考虑的因素有:抵抗环境应力腐蚀的能：Z 属镀层应适当地采収防电化学腐蚀措施接触应力接触压力不但影响接触对的接触电阻，而且是保证接触稳定可靠的关键，对接触对插拔寿命、接触对 损、电连接器的插合、分离等影响极人接触压力与接触对结构、弹性接触件弹性变形量及应用材料紧密 触对结构设计时.弹性接触件垠人弹性变形产生的最人应力必须控制在材料弹性应力范闲内.且留有一定的? 系数，控制接触压力在允许范困内波动为了保证在电连接器寿命期内接触稳定可靠,在接触对制造中采取多种工艺措施控制接触压力对接 沌质昴控制，对弹性接触件进行严格的热处理，可采用预插的工艺处理措施，以消除接触件的内应力，减 力松池，保证接触对在使用期内具有稳定的接触压力接触对 允许负荷温升接触对结构设计时应注意选用导电性好、导热性好、热性能稳定的材料.合理地确定接触对负荷的电滸 控制接触对温升接触对表面防护润滑应选用合适的接点防护润滑剂，现人多采用DJB823保护剂接点表而防护润滑剂可以降低接触对的分离力、插入力，减少接触部位的磨损，延 长使用寿命，提高接触稳定腔、可靠性，在某种程度上尚可提高接触件的抗腐蚀性，并 能使电连接器插合或分离方便。

接触件 可焊性设计在接触件设计时要充分考虑焊接部位的结构形式、基体材料的可焊性、涂覆层的可 焊性以及储存期内表而状态变化时对可焊性的影响绝缘件结构应根据电连接器对绝缘电阻、耐电压、接触件负荷及温升、承受的环境应力等参数要求翱有裕杲， 合理地设计绝缘件结构，确定绝缘有效距离，并考虑接触件在绝缘体中的定位及固定、绝缘件在相关外 壳中的定位及固定方式（或绝缘件的安装、固定方式）对电性能要求高、接触件中心距小、接触件密度人的电连接器，其绝缘件结构设计还需:考虑绝缘界 而空气隙对电性能的影响对电性能要求稳定、可靠性要求高。