无论是高频电连接器还是低频电连接器,接触电阻、绝缘电阻和介电耐压(又称抗电强度)是保证电连接器能够正常可靠工作的最基本电气参数.通常,电连接器产品技术条件的质量一致性检验都有明确的技术指标要求和测试方法。这三项检验项目也是用户判断电连接器质量和可靠性的重要依据。
但是,根据笔者多年对电连接器的检验经验,生产厂之间以及生产厂与用户厂之间在相关技术条件的具体执行上存在很多不一致和差异。操作方法、样品处理和环境条件等因素的差异直接影响测试结果的准确性和一致性。为此,笔者认为,对这三个常规电性能测试项目在实际运行中存在的问题进行一些专题讨论,对提高电连接器的测试可靠性非常有益。
此外,随着电子信息技术的飞速发展,新一代多功能自动测试仪正在逐步取代原来的单参数测试仪。这些新型测试仪器的应用将大大提高电性能的检测速度、效率和准确性和可靠性。
具体的:
2 接触电阻测试
2.1 作用原理
在显微镜下观察连接器触点的表面,虽然镀金非常光滑,但仍然可以观察到5-10微米的凸点。可以看出,配对的接触对的接触不是整个接触面的接触,而是分散在接触面上的一些点的接触。实际接触面必须小于理论接触面。根据表面的光滑程度和接触压力的大小,两者的差异可以达到几千倍。实际接触面可分为两部分;一是真正的金属对金属直接接触部分。即金属间没有过渡电阻的接触微点,也称为接触点,是在界面膜被接触压力或热破坏后形成的。这部分约占5-1实际接触面积的 0%。二是通过接触界面污染薄膜后相互接触的部分。因为任何金属都有恢复到其原始氧化物状态的趋势。事实上,大气中并没有真正干净的金属表面。即使非常干净的金属表面暴露在大气中,也会很快形成几微米的初始氧化膜。例如,铜只需2-3分钟,镍只需30分钟,铝只需2-3秒即可在表面形成厚度约2微米的氧化膜。即使是特别稳定的贵金属金,由于其较高的表面能,也会在其表面形成一层有机气体吸附膜。此外,大气中的灰尘等也会在触点表面形成沉积膜。因此,从微观分析来看,任何接触表面都是被污染的表面。
综上所述,真正的接触电阻应该由以下几部分组成;
1)集中抵抗!
电流通过实际接触面时电流线的收缩(或集中)表现出来的电阻。称之为集中阻力或收缩阻力。
2) 膜电阻
由于接触表面薄膜和其他污染物导致的薄膜电阻。从接触面状态分析;表面污垢膜可分为较坚固的薄膜层和较松散的杂质污染层。因此,准确地说,膜电阻也可以称为界面电阻。
3) 导体电阻!
在实际测量电连接器的触点的接触电阻时,都是在接触端子处进行的,所以实际测量的接触电阻还包括接触面外的触点的导体电阻和引线本身的电阻。导体电阻主要取决于金属材料本身的导电性,其与环境温度的关系可以用一个温度系数来表征。
为方便区分,将集中电阻加上薄膜电阻称为真实接触电阻。包括导体电阻在内的实际测量电阻称为总接触电阻。
在接触电阻的实际测量中,经常使用根据开尔文电桥四端法原理设计的接触电阻测试仪(毫欧表)。电阻R由以下三部分组成,可用下式表示:R=RC+Rf+Rp,其中:RC-集中电阻;射频膜电阻; Rp——导体电阻。
接触电阻测试的目的是确定电流流过触点接触面的电触点时产生的电阻。当大电流流过高电阻触点时,可能会发生过多的能量消耗和触点的危险过热。在许多应用中都需要低且稳定的接触电阻,以便触点上的电压降不会影响电路条件的准确性。
除了毫欧表外,还可以用伏安法和安培电位器法来测量接触电阻。
在弱信号电路的连接中,设定的测试参数条件对接触电阻测试结果有一定的影响。因为接触面会附着氧化层、油污或其他污染物,所以两个接触部位的表面会产生膜电阻。由于薄膜是不良导体,因此接触电阻会随着薄膜厚度的增加而迅速增加。膜在高接触压力下会发生机械击穿,或者在高0电压和大电流下会发生电击穿。但是,对于一些小型连接器来说,接触压力很小,工作电流和电压只有mA和mV级,薄膜电阻不容易被击穿,接触电阻的增加可能会影响电的传输。信号。
GB5095《电子设备用机电元件的基本试验程序和测量方法》中的接触电阻试验方法之一,《接触电阻-毫伏法》规定,为防止接触片上的薄膜击穿,试验电路交流或直流 开路峰值电压不大于20mV,交流或直流测试时电流不大于100mA。
在GJB1217《电连接器试验方法》中,有“低电平接触电阻”和“接触电阻”两种试验方法。低电平接触电阻测试法的基本内容与上述GB5095中的接触电阻-毫伏法相同。目的是评价co的接触电阻特性在不改变物理接触表面或改变可能存在的非导电氧化膜的电压和电流施加条件下的接触。施加的开路试验电压不得超过20mV,试验电流应限制在100mA。该水平的性能足以代表接触界面在低水平电激励下的性能。接触电阻测试法的目的是通过规定的电流测量一对配对触头两端之间或触头与测量量规之间的电阻。通常这种测试方法施加的规定电流远高于以前的测试方法。符合国军标GJB101《小圆形快速分离耐环境电连接器通用规范》的规定;测量时的电流为 1A。将接触对串联后,测量每对接触对的电压降,并将平均值转换为接触电阻。价值。
2.2 影响因素
主要受接触材料、正压、表面状态、工作电压和电流等因素的影响。
1) 接触材料
电连接器技术条件规定了不同材料制成的相同规格的对接触头有不同的接触电阻评定指标。例如,根据小圆快速分离耐环境电连接器通用规范GJB101-86,直径为1mm的配合触头的接触电阻,铜合金≤5mΩ,铁合金≤15mΩ。
2) 正压
触点的正压力是指相互接触的表面产生的力,垂直于接触面。随着正压力的增加,接触微点的数量和面积也逐渐增加,接触微点从弹性变形过渡到塑性变形。由于集中电阻逐渐减小,因此接触电阻减小。接触正压力主要取决于接触几何形状和材料特性。
3) 表面状况
第一接触面是灰尘、松香、油污等机械附着和沉积在接触面上形成的较松的薄膜。由于颗粒物质,该薄膜很容易嵌入接触表面的微观凹坑中。面积减小,接触电阻增大,极不稳定。二是物理吸附和化学吸附形成的污垢膜主要是金属表面的化学吸附,是物理吸附后随着电子迁移而产生的。因此,对于一些可靠性要求较高的产品,如航空电连接器,必须具备清洁的组装和生产环境条件,完善的清洗工艺和必要的结构密封措施,用户必须具备良好的储存和使用环境条件。 .
4) 使用电压
当使用电压达到一定阈值时,接触片的膜层会被击穿,接触电阻会迅速下降。但由于热效应加速了薄膜附近的化学反应,对薄膜有一定的修复作用。因此,电阻值是非线性的。在阈值电压附近,电压降的微小波动会导致电流变化可能是二十或几十倍。接触电阻发生了很大的变化,如果不了解这种非线性误差,在测试和使用接触时就会出现错误。
5) 电流
当电流超过一定值时,在接触界面微小点通电产生的焦耳热()会使金属软化或熔化,影响集中电阻,从而降低接触电阻。
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