某連接器短路失效分析

馬 政 閆晶晶

中電科思儀科技股份有限公司 山東 青島266555

1 引言

隨著電子技術(shù)和信息技術(shù)的飛速發(fā)展,電子設(shè)備趨向復(fù)雜化,同時對設(shè)備中所應(yīng)用的元器件的要求也越來越高。電連接器作為電子電路中重要的基礎(chǔ)器件,用于實現(xiàn)信號的傳輸、控制以及設(shè)備之間的電子連接,廣泛應(yīng)用于包括數(shù)據(jù)通信、電腦及周邊、儀器儀表、消費電子、航空航天等不同領(lǐng)域,其種類繁多,數(shù)量可觀。電連接器具有便于組裝、維修、替換等特點,但是影響連接器接觸可靠性的因素多,使用環(huán)境復(fù)雜,連接器的失效往往導(dǎo)致關(guān)聯(lián)電路功能完全或部分失效,因此連接器的可靠性非常重要。

本文對某型號三端線纜連接器焊接完成后出現(xiàn)大量短路失效的現(xiàn)象進行了失效分析,通過測試、對比、微觀分析等方法,分析其失效原因。

2 失效分析

2.1 現(xiàn)象介紹 某連接器是一種三端線纜連接器,用于MIL-STD-1553B總線連接,連接電纜為24號單層優(yōu)化屏蔽數(shù)據(jù)總線電纜,該電纜符合MIL-STD-1553B標準,最高耐受200℃高溫。

最近一個批次生產(chǎn)的使用該連接器的電纜組件在測試過程中發(fā)現(xiàn)有短路現(xiàn)象,故障率達21.4 %。在生產(chǎn)過程中,生產(chǎn)人員嚴格按照產(chǎn)品說明書和作業(yè)指導(dǎo)書要求操作,對電纜芯線進行修剪、剝捻頭鍍錫處理后,將兩芯線插入連接器自帶插針,使用熱風(fēng)槍加熱熔化插針內(nèi)部的預(yù)制焊錫環(huán),實現(xiàn)兩芯線與插針的焊接,外觀檢查無任何缺陷,通電測試內(nèi)外導(dǎo)體之間出現(xiàn)短路失效現(xiàn)象。部分短路的連接器電纜實物照片如下圖1所示。

圖1 短路失效的連接器電纜組件實物照片

圖2 部分短路的連接器電纜實物在X-Ray下的成像

圖3 合格的連接器電纜實物在X-Ray下的成像

為進一步確定短路原因,對發(fā)生短路失效現(xiàn)象的連接器進行金相切片分析,經(jīng)過切割、灌封、研磨、拋光后,金相切片的實物如圖4所示。

圖4 短路失效的連接器金相切片照片

通過多次研磨,并在體視顯微鏡下對切片樣品進行連續(xù)觀察(如圖5所示),均發(fā)現(xiàn)短芯線與插針內(nèi)導(dǎo)體有直接接觸。

圖5 短路失效的連接器金相切片在體視顯微鏡下的成像

2.3 產(chǎn)生原因 該線纜連接器與電纜的裝接方式為熱風(fēng)吹焊工藝,用熱風(fēng)加熱使內(nèi)部焊錫環(huán)分別與兩根電纜芯線焊接在一起,如圖6所示,芯線剝頭尺寸是關(guān)鍵所在,當短芯線超出黃色區(qū)域時,在焊接過程中會由于內(nèi)導(dǎo)體預(yù)制錫環(huán)的熔化而將短芯線與插針內(nèi)導(dǎo)體相連導(dǎo)致短路,通過測量,當短芯線端頭修剪留長6 mm 時,芯線端部接近插針內(nèi)導(dǎo)體外壁,在焊錫熔化時就會出現(xiàn)圖示的短路現(xiàn)象。

圖6 芯線焊接區(qū)域示意圖

3 分析結(jié)論

通過上述分析,可以得出以下結(jié)論:

導(dǎo)致該連接器短路失效的主要原因是由于電纜預(yù)處理過程中,短芯線的剝頭尺寸超過要求值0.9 mm,導(dǎo)致在熔焊的過程中外導(dǎo)體內(nèi)自帶的預(yù)制焊錫環(huán)熔化將短芯線和插針內(nèi)導(dǎo)體相連造成短路。

4 結(jié)束語

連接器的短路失效與焊接操作工藝控制不嚴格有關(guān),任何一個細微的變化可能都會造成致命影響,因此必須加強生產(chǎn)中各操作過程的控制,嚴格按要求執(zhí)行才能杜絕類似失效的發(fā)生。