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電子產(chǎn)品接觸不良問題——以連接器(接插件)為例

2023-05-09

電子產(chǎn)品中的接觸不良有很多原因,可能是元器件自身內(nèi)部的接觸不良,也可能是元器件互連時的接觸不良,也有虛焊(一般為組件與PCB)導(dǎo)致接觸不良。連接器(接插件)之間的接觸不良是最常見的原因。



連接器一般是通過針接觸件和孔接觸件連接。元器件一般在引腳或端子處有一層鍍層,像鍍鉛錫合金、鍍純錫、鍍鎳、鍍銀、鍍銀鈀合金、鍍金等。所以組件與組件的接觸,就相當(dāng)于鍍層金屬之間的相互接觸。


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因為不同鍍層金屬的導(dǎo)電率不同,所以對應(yīng)產(chǎn)生的接觸電阻也相對不同。一般來說,金的導(dǎo)電率好于銀的導(dǎo)電率。


在焊接工藝時,其實焊接實際是形成合金的過程,該合金本來就是良導(dǎo)體,除非焊接不良,否則焊接本身的可靠性還是比較高的。但是連接器之間,是通過表面之間的接觸形成連接,所以容易導(dǎo)致接觸不良。


01

 受材料、接觸壓力、接觸面積影響



兩個金屬表面之間的接觸是否良好,主要取決于材料、接觸壓力與實際接觸面積。一般器件的鍍層材料基本上都是由良導(dǎo)體做的,因此對接觸不良的影響不大。


連接器的接觸壓力,是通過孔接觸件的彈力來給針接觸件一定的壓力。一般壓力越大接觸越好。當(dāng)然,小且薄的孔接觸件,一般無法提供很大的壓力。如果這個孔接觸件本身彈性又不好,壓力

變小,接觸自然不會很好。


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同時,如果孔接觸件或針接觸件有變形,也會導(dǎo)致實際接觸面積小,從而有可能導(dǎo)致接觸不良。同時,連接器的孔接觸件或針接觸件當(dāng)然一般是連接在塑料上的,如果腳數(shù)多了,有可能導(dǎo)致某一個或數(shù)個接觸件裝在塑料件上的位置有偏差,于是,兩個連接器插入時,那些偏位了的接觸件就有可能接觸不好。


02

受表面光滑度、塵埃、雜質(zhì)影響



接觸件的表面肉眼看起來是光滑的。事實上,這些接觸件表面并不光滑。因此,兩接觸件表面接觸時,實際就是凹凸不平的表面之間的犬齒交錯接觸。由于凸和凹的形狀和大小不可能全部吻合,所以嵌入的時候其實也只是部分接觸。


所以,表面上看起來接觸緊密的金屬表面之間,實際并不是完全接觸,其真正有效接觸面積已經(jīng)大打折扣。


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另一方面,金屬表面的氧化和雜質(zhì),也會導(dǎo)致接觸不良。我們?nèi)庋叟袛嗟摹皼]氧化”只是說氧化不是很嚴(yán)重,并不代表實際沒有發(fā)生氧化,其實氧化是客觀存在的。所以,這些引腳或端子表面,某些區(qū)域已經(jīng)分布了一定的氧化層,使得其實際有效接觸面再次減少。


同時,雜質(zhì)的影響也不可以忽略。金屬表面與其他物質(zhì)接觸時,不免會沾上雜質(zhì)。例如,人的手上實際有大量的汗?jié)n、油脂等物質(zhì),當(dāng)手碰到引腳或端子時,這些雜質(zhì)就會沾到其表面上。


另外,空氣中含有大量的塵埃,暴露在空氣中的金屬,必定會沾上這些微粒。因為這些雜質(zhì)我們?nèi)庋酆茈y看到,所以會認(rèn)為這些元器件的引腳或端子很“潔凈”。其實雜質(zhì)早已覆蓋到金屬表面,從而影響到兩器件金屬原子之間的直接接觸,導(dǎo)致實際有效接觸面進(jìn)一步減少。


03

 受外力、溫度影響



金屬接觸時,如果有明顯的外力作用,接觸狀況就會發(fā)生變化。有的器件內(nèi)部接觸不良,有時敲一敲可能就好了。


很多人以為,沒有碰過該器件,這個器件就沒有受到新的外力,因此接觸狀態(tài)是不會發(fā)生變化的。事實上果真如此么?


我們假設(shè)某個器件裝在了放在桌子上的某個成品上。這時,這個器件是處于靜止?fàn)顟B(tài),它必定是處于受力平衡狀態(tài)。如果有人拿起了這個成品,那么這里面器件就會受到新的外力作用,接觸面就可能變形或位移,于是,以前的接觸狀態(tài)就可能發(fā)生了變化。


如果以前的接觸剛好處于接觸良好與不良的臨界點,狀態(tài)改變的情況下,要么變得更多地方接觸不上了,要么變得更多地方接觸上了。


這一切都取決于這3個因素:1、表面凹凸程度、氧化物和雜質(zhì)的分布狀況;2、初始接觸狀態(tài);3、受力或形變(或位移)方向。所以外力的作用后,產(chǎn)生的后果也有無數(shù)種可能性。


另外,器件間的熱脹冷縮也會會接觸面進(jìn)行影響,使其受力或變形。除了環(huán)境溫度的變化,機器自身工作時的發(fā)熱也會造成機器內(nèi)部溫度的變化。


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