下载文档原格式
连接器接触瞬断监测技术与方法邓锐;魏武【摘要】在对低频连接器进行振动冲击试验时必须监测连接器是否会出现接触瞬断,但是现有的仪器和技术只能监测到持续时间大于1 μs的接触瞬断.通过采用电阻分压技术实现了对高速瞬断电阻的测量,采用脉冲计数-时间转换测量技术实现了对瞬断脉冲时间宽度的测量,从技术上实现了高精度的瞬断测量;并以此为基础制备了瞬断监控样机,实现了瞬断时间精度达到0.1 μs的瞬断测量.【期刊名称】《电子产品可靠性与环境试验》【年(卷),期】2016(034)005【总页数】5页(P42-46)【关键词】连接器;瞬断;电阻分压技术;脉冲计数-时间转换测量技术【作者】邓锐;魏武【作者单位】工业和信息化部电子第五研究所,广东广州510610;工业和信息化部电子第五研究所,广东广州510610【正文语种】中文【中图分类】TM503+.5;TM935.15在武器装备的各类整机系统中，军用连接器在器件与器件、组件与组件、系统与系统之间起着电气连接和信号传递的作用，是构成一个完整的系统所必需的基础元件。
军用低频连接器的可靠性首先取决于其内部接插件的可靠性，由于接插件的瞬间断路等故障会引起一系列的事故，尤其在航空、航天系统和军用设备中，在静态、振动、冲击和发射等动态条件下，接插件的接触耦能否良好地接触，电缆各个接头、焊点连接是否可靠，对于电子设备的可靠性都有着重要的影响。
因此，在运载条件下对电连接器接插件的工作性能进行测试，判断其是否发生瞬断现象有着十分重要的意义。
当前，现代连接器瞬断测试设备的发展趋势是成本低、功能多和精度高。
瞬断监测仪是用来监测低频连器件在振动、冲击等动态使用环境下是否会发生瞬间断电现象的设备，它所检验的是低频连接器在振动、冲击试验环境下的电接触可靠性，并能显示最早发生瞬断的位置和时间。
低频连接器在振动和冲击试验的过程中，其连接状态会发生变化，如图1所示。
瞬断监测仪通过监测电路变化过程中相关量（电阻值）的变化，同时记录时间，便可以完成对瞬断时间的测试。
1 引言不论是高频电连接器，还是低频电连接器，绝缘电阻、介质耐压（又称抗电强度）和接触电阻都是保证电连接器能正常可靠地工作的最基本的电气参数。
通常在电连接器产品技术条件的质量一致性检验A、B 组常规交收检验项目中都列有明确的技术指标要求和试验方法。
这三个检验项目也是用户判别电连接器质量和可靠性优劣的重要依据。
但根据笔者多年来从事电连接器检验的实践发现，目前各生产厂之间以及生产厂和使用厂之间，在具体执行有关技术条件时尚存在许多不一致和差异，往往由于采用的仪器、测试工装、操作方法、样品处理和环境条件等因素不同，直接影响到检验准确和一致。
为此，笔者认为，针对目前这三个常规电性能检验项目和实际操作中存在的问题进行一些专题研讨，对提高电连接器检验可靠性是十分有益的。
另外，随着电子信息技术的迅猛发展，新一代的多功能自动检测仪正在逐步替代原有的单参数测试仪。
这些新型测试仪器的应用必将大大提高电性能的检测速度、效率和准确可靠性。
2 绝缘电阻检验2．1作用原理绝缘电阻是指在连接器的绝缘部分施加电压，从而使绝缘部分的表面或内部产生漏电流而呈现出的电阻值。
即绝缘电阴(MΩ)=加在绝缘体上的电压（V）/泄漏电流（μA）。
通过绝缘电阻检验，确定连接器的绝缘性能能否符合电路设计的要求，或在经受高温、潮湿等环境应力时，其绝缘电阻是否符合有关技术条件的规定。
绝缘电阻是设计高阻抗电路的限制因素。
绝缘电阻低，意味着漏电流大，这将破坏电路和正常工作。
如形成反馈回路，过大的漏电流所产生的热和直流电解，将使绝缘破坏或使连接器的电性能变劣。
2．2影响因素主要受绝缘材料、温度、湿度、污损、试验电压及连续施加测试电压的持续时间等因素影响。
2．2．1绝缘材料设计电连接器时选用何种绝缘材料非常重要，它往往影响产品的绝缘电阻能否稳定合格。
如某厂原使用酚醛玻纤塑料和增强尼龙等材料制作绝缘体，这些材料内含极性基因，吸湿性大，在常温下绝缘性能可满足产品要求，而在高温潮湿下则绝缘性能不合格。
连接器可靠性测试项目介绍连接器是将一个回路上的两个导体桥接起来，使得电流或者讯号可以从一个导体流向另一个导体的导体设备。
连接器形式和结构是千变万化的，随着应用对象、频率、功率、应用环境等不同，有各种不同形式的连接器。
连接器做可靠性测试项目有插拔力测试、耐久性测试、绝缘电阻测试、振动测试、机械冲击测试、冷热冲击测试、混合气体腐蚀测试等。
连接器可靠性测试方法：1、插拔力测试参考标准：EIA-364-13目的：验证连接器的插拔力是否符合产品规格要求；原理：将连接器按规定速率进行完全插合或拔出，记录相应的力值。
2、耐久性测试参考标准：EIA-364-09目的：评估反复插拔对连接器的影响，模拟实际使用中连接器的插拔状况。
原理：按照规定速率连续插拔连接器直至达到规定次数。
3、绝缘电阻测试参考标准：EIA-364-21目的：验证连接器的绝缘性能是否符合电路设计的要求或经受高温，潮湿等环境应力时，其阻值是否符合有关技术条件的规定。
原理：在连接器的绝缘部分施加电压，从而使绝缘部分的表面或内部产生漏电流而呈现出来的电阻值。
4、耐电压测试参考标准：EIA-364-20目的：验证连接器在额定电压下是否能安全工作，能否耐受过电位的能力，从而评定连接器绝缘材料或绝缘间隙是否合适原理：在连接器接触件与接触件之间，接触件与外壳之间施加规定电压并保持规定时间，观察样品是否有击穿或放电现象。
5、接触电阻测试参考标准：EIA-364-06/EIA-364-23目的：验证电流流经接触件的接触表面时产生的电阻值原理：通过对连接器通规定电流，测量连接器两端电压降从而得出电阻值6、振动测试：参考标准：EIA-364-28目的：验证振动对电连接器及其组件性能的影响。
振动类型：随机振动，正弦振动7、机械冲击测试参考标准：EIA-364-27目的：验证连接器及其组件耐冲击的能力或评定其结构是否牢固；测试波形：半正弦波，方波。
8、冷热冲击测试参考标准：EIA-364-32目的：评估连接器在急速的大温差变化下，对于其功能品质的影响。
ICS陕西省地方标准DB61/T XXXX—2011地面用晶体硅光伏组件检验规则（征求意见稿）XXXX-XX-XX发布XXXX-XX-XX实施陕西省质量技术监督局发布前言本标准是根据我省太阳能光伏产业发展的实际需求，以GB/T 1.1-2009《标准化工作导则第1部分：标准的结构和编写》为依据，参照GB/T 9535-1998《地面用晶体硅光伏组件设计型式和定型》结合国内外晶体硅光伏产业的现状和发展趋势制订的。
本标准由陕西电子信息集团有限公司提出。
本标准由陕西省工业和信息化厅归口。
本标准由陕西电子信息集团有限公司、陕西电子信息集团西安黄河光伏科技股份有限公司、中电投西安太阳能电力有限公司、碧辟普瑞太阳能有限公司、应用材料西安有限公司共同负责起草。
本标准主要起草人：牛军旗、柳军、李拉平、孙涛、王帅、巨小宝、严泊、吕喜臣、王晓英、张爱亮、朱文献。
本标准为首次发布。
I地面用晶体硅光伏组件检验规则1范围本标准规定了地面用晶体硅光伏组件的技术要求、试验方法和检验规则等。
本标准适用于地面用晶体硅光伏组件（以下简称组件）的检验验收。
2规范性引用文件下列文件对于本文件的应用是必不可少的。
凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。
凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。
GB/T 2828.1 计数抽样检验程序第1部分:按接收质量限(AQL)检索的逐批检验抽样计划GB/T 6495.1 光伏器件第1部分：光伏电流-电压特性的测量GB/T 9535 地面用晶体硅光伏组件设计型式和定型DB61/T XXXX-2011 地面用晶体硅光伏组件用原材料检验规则3技术要求3.1原材料组件用原材料应符合DB61/T XXXX-2011《地面用晶体硅光伏组件用原材料检验规则》的要求。
3.2外观要求表1 外观要求1DB61/T XXXX-20112 表1（续）DB61/T XXXX-2011表1（续）3.3电性能a)最大功率Pmax：两次测试数据相差≤1%；b)V曲线平滑没有明显台阶。
接插件的三大基本性能连接器的基本性能可分为三大类：即机械性能、电气性能和环境性能。
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。
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．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。
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。
CONNECTOR DIVISIONAPPLE連接器產品常规Q-test测试说明EIA-364 (美国电子工业学会）EIA-364(CONNECTOR DIVISION1. Low Level Contact Resistance (LLCR) 低阶接触阻抗2. Insulation Resistance 绝缘阻抗3. Dielectric Withstanding Voltage 耐电压4Temperature rise电气性能 4. Temperature rise温升5. 其它电气特性：电磁干扰泄露衰减；特性阻抗；插入损耗；反射系数，电压驻波比；串扰，传输延迟；时滞。
1. Mating/ unmating Force 插拔力2. Durability 寿命测试3. Contact retention force 端子保持力4. Contact normal force常规三机械性能端子正向力5. Vibration振动测试6.Physical shock振动冲击测试大测试1. Heat Soak 热储存测试2. Thermal Cycling 热循环测试3. Thermal Shock 冷热冲击测试环境性能冷热冲击测4. Humidity Cycling 温湿度组合循环测试5. Temperature Life 高温测试6.Salt Spray 盐雾测试7. Resistance to Soldering Heat 耐焊接热CONNECTOR DIVISION1.Low Level Contact Resistance (LLCR) 低阶接触阻抗测试1定义：1.任何金屬表面可能有a.灰塵b.氧化物c.油污等雜質, 當兩金屬表面接觸後該介質會影響電流之流通, 一般稱之為接觸阻抗. 高品质的连接器应当具有低而稳定的接触阻抗，连接器的接触阻抗从几毫欧到数十毫欧不等。
2.目的：在不破坏端子表面的氧化膜的情况下，测试结合的两个端子之间的接触阻值，以作为连接器端子的总体性评估.3. 方法：a）以四线量测法量测结合端子之电阻值b）测试电流：100mA max b）测试电流100mA max c）测试电压：DC 20mV max备注：常规CR测试电流和电压: DC 5V ；1A .4.参考标准：EIA-364-235测试仪器微欧姆机5.测试仪器：微欧姆机（设备自身就应具备四线法测试功能，它应有四个外接插孔。
連接器及其組件電性能的自動檢測上海航天技術研究院808研究所楊奮為2007-3-261图2中有四根双端线束，其中：A线束为仪器外置电脑和打印机的连接电缆；B线束为电脑与仪器的连接电缆；C线束为仪器和检测工装的连接电缆；D线束为检测工装与被测互连器件的连接电缆。
若仪器电脑为内置式，则没有B线束，A线束为打印机与仪器的直接连接电缆。
若仪器电脑和打印机均为内置式，则A和B线束均没有，仪器通过C和D线束将仪器、检测工装和被测互连器件连成系统。
通常自动测试仪若配有电脑和打印机，则A、B、C三根双端线束，均作为仪器的配套附件提供，而D线束则是用户在设计制作检测工装时必须考虑介决的。
检测工装的实质是要提供一种仪器输出、输入信号接口与被检测互连器件可靠转接的装置，其一端与仪器配套提供的C线束端子相插合，另一端则与被测互连器件实现可靠连接。
2007-3-2643 连接器及其组件电性能自动检测仪器为适应电子设备小型化的趋势，连接器及其组件作为配套器材也必须小型化。
新产品中将出现窄间距软质扁带电缆、柔性印刷电缆连接器等，电连接器间距降至0.3mm，甚至更小，最低高度将降至1.5mm以下。
而且生产是高度自动化的生产流水线。
传统的手工检测方法，无论是检测速度与效率，还是测试精度和可靠性等方面都根本无法满足在线检测要求。
于是一系列新型高效率、智能化仪器诞生了。
其特点是：1)快速、准确，一次插合即可完成导通、耐压、绝缘、瞬断等常规电性能参数的自动检测。
大大提高了工作效率，特别适用于在线检测。
2)测试前仪器进行自检和环境检测，判断仪器和环境条件是否正常。
3)能将被检的连接器及其组件（线束）与仪器的记忆内存（标样）信息比较后自动作出合格与否的判断。
便于操作人员掌握，不易出现差错。
4)有内置电脑能自动将检测结果打印输出，以便查询记录，使用方便。
5)仪器的液晶显示屏能直观显示各种设置参数条件和检测结果。
6)能声光报警，显示屏上出现醒目的绿色或红色符号，配上相应声音提示合格与否为方便操作，有的仪器后面有外接端子可接脚踏开关。
7) 仪器可通过微带（排线）与探针检测台配套使用。
2007-3-2654 连接器及其组件电性能的自动检测4.1静态接触电阻检测1）静态接触电阻概念（1)集中电阻电流通过实际接触面时，由于电流线收缩（或称集中）显示出来的电阻。
将其称为集中电阻或收缩电阻。
（2)膜层电阻接触表面膜层及其他污染物所构成的膜层电阻。
从接触表面状态分析；表面污染膜可分为较坚实的薄膜层和较松散的杂质污染层。
故确切地说，也可把膜层电阻称为界面电阻。
（3)导体电阻实际测量电连接器接触件的接触电阻时，都是在接点引出端进行的，故实际测得的接触电阻还包含接触表面以外接触件和引出导线本身的导体电阻。
导体电阻主要取决于金属材料本身的导电性能，它与周围环境温度的关系可用温度系数来表征。
为便于区分，将集中电阻加上膜层电阻称为真实接触电阻。
而将实际测得包含有导体电阻的称为总接触电阻。
2007-3-2662）静态接触电阻检测方法在GJB1217“电连接器试验方法”中规定有“低电平接触电阻”和“接触电阻”两种试验方法。
其中低电平接触电阻试验方法基本内容与上述GB5095中的接触电阻-毫伏法相同。
目的是评定接触件在加上不改变物理的接触表面或不改变可能存在的不导电氧化薄膜的电压和电流条件下的接触电阻特性。
所加开路试验电压不超过20mV，试验电流应限制在100mA。
在这一电平下的性能足以表现在低电平电激励下的接触界面的性能。
而接触电阻试验方法目的是测量通过规定电流的一对插合接触件两端或接触件与测量规之间的电阻。
通常采用这一试验方法施加的规定电流要比前一种试验方法大得多。
如国军标GJB101“小圆形快速分离耐环境电连接器总规范”中规定；测量时电流为1A，接触对串联后，测量每对接触对的电压降，取其平均值换算成接触电阻。
3）静态接触电阻影响因素主要受接触件材料、正压力、表面状态、使用电压和电流等因素影响。
4)问题研讨(1) 单孔分离力检验(2) 接触电阻检验合格不等于接触可靠2007-3-2675)静态接触电阻检测鉴于检测该参数时，检测工装和被检对象之间也存在接触电阻，对连接器及其组件(线索)等被检对象，又不能采用焊接、压接等固定连接工艺，造成这一参数的实际检测结果数据波动和离散性都很大。
目前许多重要用途的军工企业，常采用四端子夹具，用单一输入输出的接触电阻测试仪进行抽检。
为适应航天、航空等军用连接器质量和可靠性越来越高的要求，Nac 公司经过多年的精心研究，现推出了420型、421A等多点接触电阻检测仪。
仪器根据MIL、JIS标准规定的低电平接触电阻试验方法，以恒电流的四端子法检测接触电阻。
仪器测量范围为0.1m Ω～10 Ω，灵敏度为0.1m Ω。
仪器具有参数设定、记忆、自动判定和打印等功能。
可实现对重要用途电连接器批生产时接触电阻参数的在线工艺筛选。
2007-3-2682007-3-264.2 导通检测导通检测是连接器组件（线束）最基本的检测项目。
一般导通检测仪都具有自检、记忆、自动检测、打印和声光报警、点测试等功能，能快速、便捷地判定有否断路、短路、误配线等故障。
1)通断电阻判定值的设定目前导通仪通断电阻判定值的设定有二类；一类是仪器内部通断电阻判定值已固定设置的，用户不能变更设定值，如Nac的NMC60导通检测仪，仪器内部已将通断电阻判定值设置为7.8±2KΩ。
另一类是用户可以在一定量程范围内，根据被检测线束回路电阻大小自行设定通断电阻判定值，如Nac的EEDX64/128/192导通检测仪，用户可在1Ω～20KΩ范围内设定通断电阻判定值。
2)导通回路电阻检测参数的设定根据被检测产品技术标准规定的回路电阻大小，选用可设定导通回路电阻判定值的仪器。
如CIRRIS的Signature 1000R＋线缆测试仪可设定0.1Ω～10KΩ的导通回路电阻判定值。
Nac的NM-SPM导通检测仪除可设定1～2000Ω的导通回路电阻判定值外，还有实测回路电阻的功能。
2007-3-26103)新型导通检测仪—NM-SPM(1)用途适用于512～1024点复杂多芯（包括带电阻、二极管）、任意配线形式、接触可靠性要求较高的线束导通检测。
2007-3-2611(2)特性：A 用户根据被检线束检测点数，可选用NM-SPM单机型(512点)或NM-SPM+SMS组合型(可增加检测点数至1024点)。
B 可设定通断判定值(0～20KΩ)和导通瞬断判定值(0～2KΩ)，对接触可靠性要求较高线束进行导通和瞬断检测。
C 可采用二种操作方式：a 按旋钮、中文菜单、液晶显示、语音提示操作，可设定手动或自动二种检测方式。
b 外接电脑手动编辑配线内容，可视性强。
D 有点测试功能，可对测试工装和单端线束进行顺序或非顺序导通检测。
E 有记忆、自检和分段检测（单机型）功能，可查看检测记录。
F 可连接标准打印机(外接电脑时)或标签打印机。
G 检测结果声光报警，故障点可通过LCD显示。
H.采用宽电压电源，适用于不同国家和地区。
2007-3-26124.3 瞬断检测1）动态接触电阻由于运动是绝对的，在实际振动、冲击、碰撞等动态应用环境将影响接触部位的接触压力，接触电阻必将随接触压力数值、方向及时间的变化而变化，此时的接触电阻称为“动态接触电阻”。
由于这种变化是受外界动态环境影响而在极短的时间内发生的，电连接器接触件的接触电阻有可能受到挤压而减小，也可能受到牵引而导致增大。
甚至致使连接中断而造成严重后果。
如何检测在动态应力环境条件下发生的瞬间断电现象？通常是在产品进行振动、冲击、碰撞等动态应力环境模拟试验时，对被检电连接器及其组件（线束）在规定的时间、规定的方向，施加规定的频率和加速度，配套应用瞬断检测仪作为监测仪器检查有否超过规定的瞬间断电现象。
例如在GJB681“射频同轴连接器总规范”中规定；当接有电缆的连接器在进行高频振动试验时，应采用一个在100mA电流下能够检测出1μS和优于1μS，或者所规定的中断时间间隔的检测器来监测电气的连续性。
2007-3-26132）动态接触电阻检测影响因素（1）接触压力过小造成电连接器动态接触电阻变化的原因很多，首先要排除人为因素的影响；例如操作人员在采用焊接、压接等端接工艺时造成虚焊或虚压装配时不规范操作引起的不可靠连接，特别是射频连接器的连接用力过重或过轻，甚至极小的一点偏心或空气间隙，都会使传输信号发生极大的衰减或反射，导致信号失真。
故使用操作人员的责任心尤为重要，应尽可能使用定力矩板手进行连接。
（2）安装夹具的谐振还应消除外在因素的影响，主要是指安装夹具、试验和检测设备等影响。
在进行振动、冲击、碰撞等动态应力环境试验时安装夹具在结构刚度的设计、材料选用、尺寸加工、安装调试时应尽可能防止谐振的产生。
因为安装夹具的谐振对试验结果影响很大。
2007-3-26142007-3-26153) 瞬间断电监测仪可选用二种类型仪器；一类是瞬断检测灵敏度（最小感知时间）较高的专用于瞬断检测的仪器；如Nac的NM-10A和NM-11A瞬断检测仪，瞬断检测灵敏度（最小感知时间）可达0.1μs。
NM-11A可按被检测互连器件技术标准设定监测瞬断时间(0.1-99.9μs ）、进行10回路平行检测。
另一类是检测灵敏度（最小感知时间）相对较低的兼容仪器，如Nac的NMC60导通检测议兼有瞬断检测功能，该型号仪器的瞬断检测灵敏度（最小感知时间）为60ms。
30X系列多功能自动检测仪器能一次插合连续完成导通、绝缘、耐压和瞬断检测。
瞬断检测灵敏度（最小感知时间）也较高，为167ns。
NM-11A瞬断监测仪4.4 绝缘电阻检测1）作用原理绝缘电阻是指在连接器的绝缘部分施加电压，从而使绝缘部分的表面或内部产生漏电流而呈现出的电阻值。
即绝缘电阻（MΩ）=加在绝缘体上的电压（V）/泄漏电流（μA）。
通过绝缘电阻检验确定连接器的绝缘性能能否符合电路设计的要求或经受高温、潮湿等环境应力时，其绝缘电阻是否符合有关技术条件的规定。
2）影响因素主要受绝缘材料、温度、湿度、污损、试验电压及连续施加测试电压的持续时间等因素影响3）问题研讨(1)检验环境温湿度的影响(2) 检验工装的影响2007-3-26164。
5 耐压检测1）作用原理耐压检验是考核连接器每个接触件之间（或接触件与壳体间）、线束的每条连接线之间、电路板的每条电路之间，在规定时间内施加规定电压，以此来确定其在额定电压下能否安全工作，能否耐受由于开关浪涌及其它类似现象所导致的过电位能力。
从而评定这些互连器件的绝缘材料及绝缘间隙是否合适。
如果绝缘体内有缺陷，则在施加试验电压后，必然产生击穿放电或损坏。
击穿放电表现为飞弧（表面放电）、火花放电（空气放电）或击穿（击穿放电）现象。
