淺談電纜組件連接器與導(dǎo)線連接部位失效分析

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引言

由于電纜本身是用于信號傳輸?shù)妮d體，一旦導(dǎo)線和連接器部位出現(xiàn)失效，整個電纜將失去信號傳輸能力，造成的后果及其嚴(yán)重。通過對這種失效進(jìn)行深入分析能夠充分了解失效產(chǎn)生的機(jī)理和過程，從而在電纜工藝設(shè)計、工裝以及操作細(xì)節(jié)上采取相應(yīng)的措施，就能夠有效減少甚至是避免這種失效情況的發(fā)生。

一、導(dǎo)線與連接器相連部位的失效表征現(xiàn)象

焊接型。目前在大多數(shù)的非連接器制造商的電纜廠家中手工焊接型的連接方式占主導(dǎo)地位。這種連接方式有自身有很多的優(yōu)點，但是缺陷也非常多。其中的優(yōu)點有：適用性強、連接器選用的導(dǎo)線規(guī)格范圍廣、生產(chǎn)條件簡單、可在整機(jī)上進(jìn)行制作。其缺點也明顯：焊點的質(zhì)量不易檢查、焊點的防護(hù)容易出現(xiàn)不到位的情況、焊點間容易殘留多余物。

壓接型。壓接型的連接方式在在有連接器制造能力的電纜廠家中所占的比例非常高。主要的原因是有連接器制造能力的廠家在電纜制作過程中可以同步制作連接器，因此可以實現(xiàn)整根電纜組件無一個焊點的要求。其優(yōu)點有：可靠性高、耐環(huán)境性強、電纜可實現(xiàn)狹小空間安裝。其缺點為：生產(chǎn)條件較復(fù)雜、不能在整機(jī)上進(jìn)行制作。

二、導(dǎo)線與連接器相連部位的失效模式

1.焊接型。根據(jù)以上列出的失效表征現(xiàn)象，焊接型的連接方式在失效模式上存在兩類，一類是操作不良，一類是工藝設(shè)計不合理。

操作不良。操作不良出現(xiàn)的最主要失效模式就是焊點虛焊。由于焊點質(zhì)量檢查無法對虛焊進(jìn)行直接檢查，并且當(dāng)人工操作時，存在很多的不確定因素影響到焊接質(zhì)量。當(dāng)出現(xiàn)虛焊時焊點處于一種似通非通的臨界狀態(tài)。這種狀態(tài)在電阻測試無法剔除，只有在經(jīng)過環(huán)境篩選過后才能將這種缺陷進(jìn)行暴露。

操作不良出現(xiàn)的另一種失效模式是助焊劑殘余或錫珠未清洗干凈。由于焊接操作過程中需要用到助焊劑，在焊接時助焊劑會粘附在接觸件之間，助焊劑如果沒有清洗干凈，在其表面很容易吸附潮氣和污染物容易引起接觸件之間絕緣不良。在焊接過程中當(dāng)助焊劑沸騰后焊錫會出現(xiàn)細(xì)小的飛濺形成錫珠，當(dāng)錫珠落到一些絕緣部位時很容易引起短路發(fā)生。

工藝設(shè)計不合理。工藝設(shè)計不合理最頻繁出現(xiàn)的失效模式就是焊點防護(hù)不到位。焊點防護(hù)一般可分為焊點表面護(hù)套防護(hù)和焊點整體堆膠防護(hù)。

焊點表面護(hù)套防護(hù)是最基本的防護(hù)方式，這種防護(hù)方式操作簡單、適用性強，但是缺點是防護(hù)效果不是十分理想。由于護(hù)管的性能存在差異，比如沃爾的黑色熱縮管非常薄但是材質(zhì)較軟，而PVDF材質(zhì)的透明熱縮管較硬但是質(zhì)地較脆。因此在不同使用條件下選擇什么型號的護(hù)管至關(guān)重要。

焊點整體堆膠防護(hù)方式是在焊點部位整體使用環(huán)氧膠、聚氨酯或硅橡膠來進(jìn)行焊點防護(hù)。這種方式的優(yōu)點是防護(hù)徹底、杜絕多余物進(jìn)入。缺點是操作較復(fù)雜、加工周期長、不易維修、占用連接器尾端空間較大。根據(jù)堆膠材料硬度進(jìn)行排序，環(huán)氧膠最硬，防護(hù)性能最好，維修性也最差。硅橡膠最軟，防護(hù)性能最差，維修性最佳。聚氨酯介于兩者之間，因此大多數(shù)的電纜廠家都選擇的是聚氨酯材料進(jìn)行堆膠防護(hù)。針對堆膠材料的特點，在電纜上選擇哪種堆膠材料就很關(guān)鍵，直接決定了焊點防護(hù)的可靠性。

2.壓接型。壓接型的連接方式在連接器的安裝方式上存在兩種形式，一種是壓接灌封，另一種是壓接后直接裝入連接器(可拆卸連接器)，兩種方式出現(xiàn)的失效模式是完全不同的。

壓接灌封的優(yōu)點是接觸件密度高、體積小，可實現(xiàn)連接器的微型化。缺點同樣也明顯，容易出現(xiàn)斷絲或多余物搭接短路、壓接電阻變大、絕緣層不粘膠。由于接觸件密度很高，容易造成絕緣間隙部位斷絲形成短路。同樣是由于接觸件密度很高，當(dāng)多余物掉落到接觸件之間非常容易造成短路。灌封過程膠液還會滲進(jìn)壓接絕緣間隙內(nèi)造成壓接電阻偏大。目前軍工行業(yè)使用的導(dǎo)線絕緣層材料大部分是氟塑料材質(zhì)作為絕緣層。這種材料的優(yōu)點是耐環(huán)境特性優(yōu)良，其缺點就是不粘膠。當(dāng)導(dǎo)線絕緣層和膠液不能充分粘接時，導(dǎo)線外部的應(yīng)力容易傳遞過來，很容易造成線芯斷裂，形成斷路。

壓接后直接裝入連接器的安裝方式優(yōu)點有維修性強、操作條件簡單、適用性強。缺點有體積大、接觸件容易組裝不到位。由于接觸件必須要被卡簧或鎖緊簧卡住后才算安裝到位，而接觸件的到位檢查需要人員的感官進(jìn)行檢查，所以存在安裝不到位而沒有檢查出來的情況。

三、導(dǎo)線與連接器相連部位的失效分析方法

在整根電纜中，導(dǎo)線與連接器相連部位是所有電纜中最薄弱的地方。因此當(dāng)產(chǎn)品出現(xiàn)導(dǎo)通方面的質(zhì)量問題時，多半是跟這個部位出問題有關(guān)。

針對失效產(chǎn)品的分析需要先進(jìn)行產(chǎn)品的無損檢測。由于導(dǎo)線與連接器相連部位一般是埋在連接器內(nèi)部，無法通過自然光檢查，所以首先需要先將導(dǎo)線本身的故障進(jìn)行排除，然后對連接器對接端的故障進(jìn)行排除(同時需要排除兩體試接觸件)，最后再對導(dǎo)線和連接器相連部位進(jìn)行排故。

在相連部位的常規(guī)排故流程，首先選取無損觀測(如X光透視或超聲波探傷等)的方式進(jìn)行檢查。如果此時就能夠發(fā)現(xiàn)觀察到失效模式中的一種，就可以有針對性的進(jìn)行解剖分析。如果此時沒有發(fā)現(xiàn)任何失效模式中的情況，這個時候進(jìn)行解剖分析的過程需要格外小心，無論是選擇去膠還是選擇切片都必須非常謹(jǐn)慎，切片的操作精度最好控制在0.1mm以下，去膠的操作精度最好控制在0.5mm以下。只有精細(xì)的解剖分析才能夠一步一步找到問題發(fā)生的原因，通過原因就可以分析機(jī)理，找到問題的根源。

四、結(jié)論

通過對連接部位的失效分類以及失效模式分析，可以有效避免公司工藝人員在電纜工藝設(shè)計過程中出現(xiàn)選擇錯誤的情況，同時也能夠為產(chǎn)線技術(shù)人員以及操作人員提供工序控制重點的方向，避免出現(xiàn)控制不到位或控制過渡的情況。通過以上的分析如果能夠降低甚至避免導(dǎo)線和連接器相連部位的失效發(fā)生，將對電纜組件質(zhì)量狀態(tài)的提升起到至關(guān)重要的作用。