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電纜組件的失效分析
作者:admin
發(fā)布時(shí)間:2023-07-19
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一.引言
隨著科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展,電子設(shè)備的應(yīng)用范圍也日益廣泛,幾乎滲透到國民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)部門,其中包括公安、通訊、醫(yī)療等各個(gè)領(lǐng)域,所以電子設(shè)備的可靠性越來越引起人們的關(guān)心和重視。而接插件、繼電器等電接觸元件是電子設(shè)備中使用最多的元件之一。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì),一臺電子計(jì)算機(jī)、雷達(dá)或一架飛機(jī),其接點(diǎn)數(shù)都數(shù)以萬計(jì),而電子設(shè)備的可靠性與所用元件的數(shù)量、質(zhì)量有著極為密切的關(guān)系。特別是在串聯(lián)結(jié)構(gòu)的電子設(shè)備中,任何一個(gè)元件、器件或節(jié)點(diǎn)的失效都有可能導(dǎo)致局部或各個(gè)系統(tǒng)的失效。本文側(cè)重對射頻同軸連接器、電纜組件的失效模式和機(jī)理進(jìn)行了分析,并對如何提高其可靠性進(jìn)行了較詳細(xì)的討論。
二.射頻同軸連接器、電纜組件的失效模式及機(jī)理
目前國內(nèi)、外使用的射頻同軸連接器的品種雖很多,但從連接類型來分主要有以下三種:
(1)螺紋連接型:如:APC-7、N、TNC、SMA、SMC、L27、L16、L12、L8、L6等射頻同軸連接器。這種連接形式的連接器具有可靠性高、屏蔽效果好等特點(diǎn),所以應(yīng)用也最為廣泛。
(2)卡口連接型:如:BNC、C、Q9、Q6等射頻同軸連接器。這種連接器具有連接方便、快捷等特點(diǎn),也是國際上應(yīng)用最早的射頻連接器連接形式。
(3)推入連接型:如:SMB、SSMB、MCX等,這種連接形式的連接器具有結(jié)構(gòu)簡單、緊湊、體積小、易于小型化等特點(diǎn)。
雖然連接器品種很多,但是從可靠性的角度來分析,許多問題是相同的。本文側(cè)重對目前應(yīng)用最廣泛、品種最多螺紋連接型的射頻同軸連接器的失效模式和機(jī)理進(jìn)行分析。根據(jù)我們十余年的實(shí)踐,常見的主要失效模式有以下幾種。
2.1連接失效
(1)連接螺母脫落
在日常生活中,部分用戶反映有時(shí)出現(xiàn)連接螺母脫落現(xiàn)象,致使影響正常工作,特別是小型連接器,如SMA、SMC、L6出現(xiàn)會更多些,經(jīng)我們分析大致有下列原因造成:
a.設(shè)計(jì)人員選材不當(dāng),為降低成本,誤用非彈性的黃銅座卡環(huán)材料,使螺母易脫落。
b.加工時(shí),螺母安裝卡環(huán)的溝槽槽深不夠,所以連接時(shí)稍加力矩螺母即脫落。
c.雖然材料選擇正確,但工藝不穩(wěn)定,鈹青銅彈性處理未達(dá)到圖紙規(guī)定硬度值,卡環(huán)無彈性,導(dǎo)致螺母脫落。
d.使用人員在測試時(shí),沒有力矩扳手,而使用普通扳手來擰緊螺母,使擰緊力矩大大超過軍標(biāo)規(guī)定值,所以螺母(卡環(huán))遭到損壞而脫落。
(2)配對失誤
自改革開放以來,我國進(jìn)口儀器不斷增多,經(jīng)常碰到用戶反映,他們把市場上買到的Q9的電纜頭誤認(rèn)為是國際上通用的BNC電纜頭。因其形狀和BNC電纜頭完全一樣,只是尺寸稍有差別,所以與進(jìn)口儀器BNC不能兼容,這些現(xiàn)象也屢見不鮮。
(3)內(nèi)導(dǎo)體松動或脫落
有些設(shè)計(jì)人員在內(nèi)導(dǎo)體介質(zhì)支撐處把內(nèi)導(dǎo)體分為兩體,然后用螺紋連接起來。但是對小型射頻同軸連接器而言,內(nèi)導(dǎo)體本身尺寸是Φ1~2mm,在內(nèi)導(dǎo)體上加工螺紋,若不在螺紋連接處涂以導(dǎo)電膠,那么內(nèi)導(dǎo)體連接強(qiáng)度是很差的。因此,當(dāng)連接器在多次連接,在扭力和拉力長期作用下,內(nèi)導(dǎo)體螺紋松動、脫落,致使連接失效。
2.2反射失效
(1)反射增大
任何一種連接器都有一定的使用壽命。以SMA連接器為例,美軍標(biāo)和我國軍標(biāo)規(guī)定其壽命為500次。這是因?yàn)楫?dāng)連接器經(jīng)長期使用,反復(fù)插拔超過500次后,插針、插孔已造成不同程度的磨損,接觸已不是最佳狀態(tài),所以在使用時(shí),反射可能急劇增加。許多用戶較多的從經(jīng)濟(jì)角度考慮,把應(yīng)報(bào)廢的連接器仍然使用。這種做法是不可取的。因?yàn)槌^使用壽命的連接器性能已明顯下降,苦不及時(shí)更換新的連接器是難以保證測試精度和數(shù)據(jù)的可信度。
(2)開路
在以往的工作中發(fā)現(xiàn)個(gè)別用戶把N型50Ω插頭誤連到N型75Ω插座上。由于50Ω的插針直徑遠(yuǎn)大于75Ω的插孔尺寸,致使插孔尺寸超過彈性極限,不能恢復(fù)到原來尺寸。別人再次使用發(fā)現(xiàn)開路,原來75Ω插座的插孔已損壞。
(3)短路
在過去我們測試密封連接器時(shí),發(fā)現(xiàn)少數(shù)連接器電壓駐波比很大,個(gè)別的全反射。經(jīng)反復(fù)仔細(xì)檢查,此密封連接在焊接內(nèi)導(dǎo)體時(shí),焊錫流到玻璃絕緣子表面,造成全部或局部短路,使性能不合格。
2.3電接觸失效
(1)插針、插孔不接觸
通常插孔零件材料應(yīng)選用鈹青銅或錫磷青銅做成,但有極少數(shù)生產(chǎn)廠為降低成本用59-1黃銅作插孔,因而插拔一、兩次后插孔處于漲口狀態(tài),當(dāng)再次連接插針、插孔時(shí)根本不接觸。當(dāng)然在我們工作中,即使都選用鈹青銅作彈性件,但是由于在工作中檢驗(yàn)不嚴(yán),將銑槽后未收口的個(gè)別零件混入收口合格零件中,進(jìn)行彈性處理并鍍金,裝配時(shí)又未發(fā)現(xiàn),所以導(dǎo)致連接時(shí)不接觸。直到測試時(shí),才發(fā)現(xiàn)駐波很大,甚至全反射。經(jīng)仔細(xì)檢查,才發(fā)現(xiàn)將不合格插孔裝在產(chǎn)品中。