某连接器短路失效分析

马 政 闫晶晶

中电科思仪科技股份有限公司 山东 青岛266555

1 引言

随着电子技术和信息技术的飞速发展,电子设备趋向复杂化,同时对设备中所应用的元器件的要求也越来越高。电连接器作为电子电路中重要的基础器件,用于实现信号的传输、控制以及设备之间的电子连接,广泛应用于包括数据通信、电脑及周边、仪器仪表、消费电子、航空航天等不同领域,其种类繁多,数量可观。电连接器具有便于组装、维修、替换等特点,但是影响连接器接触可靠性的因素多,使用环境复杂,连接器的失效往往导致关联电路功能完全或部分失效,因此连接器的可靠性非常重要。

本文对某型号三端线缆连接器焊接完成后出现大量短路失效的现象进行了失效分析,通过测试、对比、微观分析等方法,分析其失效原因。

2 失效分析

2.1 现象介绍 某连接器是一种三端线缆连接器,用于MIL-STD-1553B总线连接,连接电缆为24号单层优化屏蔽数据总线电缆,该电缆符合MIL-STD-1553B标准,最高耐受200℃高温。

最近一个批次生产的使用该连接器的电缆组件在测试过程中发现有短路现象,故障率达21.4 %。在生产过程中,生产人员严格按照产品说明书和作业指导书要求操作,对电缆芯线进行修剪、剥捻头镀锡处理后,将两芯线插入连接器自带插针,使用热风枪加热熔化插针内部的预制焊锡环,实现两芯线与插针的焊接,外观检查无任何缺陷,通电测试内外导体之间出现短路失效现象。部分短路的连接器电缆实物照片如下图1所示。

图1 短路失效的连接器电缆组件实物照片

图2 部分短路的连接器电缆实物在X-Ray下的成像

图3 合格的连接器电缆实物在X-Ray下的成像

为进一步确定短路原因,对发生短路失效现象的连接器进行金相切片分析,经过切割、灌封、研磨、抛光后,金相切片的实物如图4所示。

图4 短路失效的连接器金相切片照片

通过多次研磨,并在体视显微镜下对切片样品进行连续观察(如图5所示),均发现短芯线与插针内导体有直接接触。

图5 短路失效的连接器金相切片在体视显微镜下的成像

2.3 产生原因 该线缆连接器与电缆的装接方式为热风吹焊工艺,用热风加热使内部焊锡环分别与两根电缆芯线焊接在一起,如图6所示,芯线剥头尺寸是关键所在,当短芯线超出黄色区域时,在焊接过程中会由于内导体预制锡环的熔化而将短芯线与插针内导体相连导致短路,通过测量,当短芯线端头修剪留长6 mm 时,芯线端部接近插针内导体外壁,在焊锡熔化时就会出现图示的短路现象。

图6 芯线焊接区域示意图

3 分析结论

通过上述分析,可以得出以下结论:

导致该连接器短路失效的主要原因是由于电缆预处理过程中,短芯线的剥头尺寸超过要求值0.9 mm,导致在熔焊的过程中外导体内自带的预制焊锡环熔化将短芯线和插针内导体相连造成短路。

4 结束语

连接器的短路失效与焊接操作工艺控制不严格有关,任何一个细微的变化可能都会造成致命影响,因此必须加强生产中各操作过程的控制,严格按要求执行才能杜绝类似失效的发生。