王榮喜，王武軍

（河南天海電器有限公司，河南 鶴壁 458030）

接觸電阻是車用電線束插接器的主要電氣性能之一，它直接影響汽車各電氣設(shè)備的信號(hào)傳輸和電氣連接，影響各電氣設(shè)備的工作穩(wěn)定性和可靠性。不合適的接觸電阻是汽車用插接器工作時(shí)產(chǎn)生溫升的主要原因。降低接觸電阻可有效控制溫升，從而提高插接器的使用壽命和可靠性。因此，分析插接器端子接觸電阻的測(cè)試方法對(duì)提高插接器的可靠性和使用壽命具有重要意義。

1 電接觸機(jī)理

插接器的接觸電阻是指一對(duì)公插接器和母插接器插接后公端子和母端子接觸面間所產(chǎn)生的附加電阻［1］。通過(guò)對(duì)端子接觸面的微觀分析可知，公端子和母端子插接后，端子的接觸并不是整個(gè)接觸面的接觸，而是散布在接觸面上的一些點(diǎn)的接觸［2］（圖1），各接觸點(diǎn)的面積之和是實(shí)際接觸面積。接觸表面的表面粗糙度決定了接觸點(diǎn)的數(shù)量，而端子接觸界面的正向力和接觸件的材料硬度共同決定了各接觸點(diǎn)的接觸面積，因此，接觸界面的表面粗糙度、表面硬度和端子正向力決定實(shí)際接觸面積的大小。

實(shí)際上，在大氣中不存在真正潔凈的金屬表面，即使很潔凈的金屬表面，一旦暴露在大氣中，便會(huì)很快生成幾微米的初期氧化膜層。由于接觸表面氧化膜的存在，實(shí)際接觸面積可分為兩部分:①公端子和母端子基體金屬的接觸面積，它是由公端子和母端子接觸面間的正向力和導(dǎo)通時(shí)的熱作用破壞接觸表面間的氧化膜后形成的。這部分接觸約占實(shí)際接觸面積的5%～10%。②通過(guò)接觸界面氧化膜后的接觸面積，它是由于公端子和母端子暴露在大氣中形成的表面氧化膜對(duì)接觸界面的隔離形成的。

綜上所述，插接器端子接觸界面的附加電阻由以下兩部分組成。

1）集中電阻或收縮電阻 在接觸界面金屬基體的接觸處，由于接觸面形狀造成的電流線收縮顯示出來(lái)的電阻。

2）膜層電阻或界面電阻 在接觸界面氧化膜的接觸處，由較堅(jiān)實(shí)的氧化膜及較松散的雜質(zhì)污染物構(gòu)成的電阻。

2 接觸電阻的測(cè)試

接觸電阻是車用電線束插接器的主要電氣性能之一，因此，插接器的生產(chǎn)件批準(zhǔn)程序 （PPAP）所要求的性能測(cè)試必然包括接觸電阻的測(cè)試。實(shí)際測(cè)試時(shí)包括樣品的直接測(cè)試和樣品經(jīng)受熱老化、溫濕循環(huán)、電流循環(huán)等在實(shí)驗(yàn)室中模擬汽車實(shí)際使用狀況后的驗(yàn)證測(cè)試。本文所介紹的兩種測(cè)試方法均考慮了這兩種情況下的測(cè)試。

2.1 測(cè)試模型的建立

插接器端子接觸界面的附加電阻無(wú)法直接測(cè)量，因此需要建立一個(gè)合適的測(cè)試模型以達(dá)到測(cè)量目的［3］。圖2所示是一個(gè)接觸界面附加電阻的測(cè)試模型。圖中T1和T2為距導(dǎo)體壓接中心75mm的焊接感應(yīng)點(diǎn)，實(shí)際需要測(cè)量的電阻是兩個(gè)焊接感應(yīng)點(diǎn)T1和T2間的電阻RC和所使用的150mm導(dǎo)線的電阻RP。兩個(gè)測(cè)量值的差被定義為插接器端子的接觸電阻，如下式

式中:R——公端子和母端子間的接觸電阻；RC——測(cè)試模型測(cè)量的總電阻；RP——所使用的150mm導(dǎo)線的電阻。

由式 （1）和圖2可知:該模型所測(cè)試的接觸電阻包括端子接觸界面的附加電阻、端子的導(dǎo)體電阻、端子與電線的導(dǎo)體壓接電阻。

2.2 電壓降換算測(cè)量法

電壓降換算接觸電阻是指通過(guò)測(cè)量一對(duì)完成插接的公端子和母端子導(dǎo)體壓接中心間的電壓降，結(jié)合測(cè)量時(shí)回路設(shè)定的標(biāo)稱電流計(jì)算出的接觸電阻。此種測(cè)量方法在測(cè)量時(shí)回路中有強(qiáng)電流通過(guò)，因此，適合強(qiáng)電流回路中插接器接觸電阻的測(cè)量，例如，收放機(jī)、前照燈等回路所使用插接器。

本試驗(yàn)是在標(biāo)稱電流狀態(tài)下，通過(guò)測(cè)試導(dǎo)線壓接和端子接觸區(qū)域的電壓降，來(lái)獲得所需要的接觸電阻［4］。如圖3所示，通過(guò)測(cè)量?jī)蓚€(gè)焊接感應(yīng)點(diǎn)T1和T2間的電壓降，并根據(jù)可調(diào)電源保證的標(biāo)稱電流，可計(jì)算出所需要的電阻值 （根據(jù)OEM的要求驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)可參照參考文獻(xiàn)［4］或［3］）。

由于端子接觸界面的附加電阻在電壓和電流作用下呈現(xiàn)非線性變化，而插接器在汽車中的使用，很多是處于電壓和電流的作用下，因此，本試驗(yàn)所測(cè)得的接觸電阻接近強(qiáng)電流電路中插接器的實(shí)際使用狀態(tài)。尤其是熱老化、溫濕循環(huán)、電流循環(huán)等試驗(yàn)后進(jìn)行的電壓降測(cè)試，更能反映強(qiáng)電流情況下的實(shí)際使用狀態(tài)。

2.3 低電平測(cè)量法

插接器在汽車中用于信號(hào)傳輸時(shí)，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)端子接觸界面區(qū)域的電壓降和電流非常低，不足以影響接觸界面的附加電阻，例如，ECU、BCM等的控制回路。因此，使用電壓降換算接觸電阻法測(cè)得的結(jié)果不能有效反映該使用情況的實(shí)際接觸電阻。

低電平接觸電阻測(cè)量法是使用微型歐姆表測(cè)試導(dǎo)線壓接和端子接觸區(qū)域的電阻。如圖4所示，使用微型歐姆表測(cè)量?jī)蓚€(gè)焊接感應(yīng)點(diǎn)T1、T2間的電阻和150mm長(zhǎng)度的所使用導(dǎo)線的電阻，據(jù)此可計(jì)算出所需要的接觸電阻 （根據(jù)OEM的要求驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)可參照參考文獻(xiàn)［4］或［3］）。

根據(jù)歐姆表的工作原理，使用微型歐姆表測(cè)量電阻時(shí)，電路中的電流和所測(cè)區(qū)域的電壓降遠(yuǎn)低于能影響接觸界面附加電阻所需要的電流和電壓降，因此，本試驗(yàn)所測(cè)得的接觸電阻更能反映微電流電路中插接器的實(shí)際使用情況。尤其是熱老化、溫濕循環(huán)、電流循環(huán)等試驗(yàn)后進(jìn)行的低電平接觸電阻測(cè)試，能保證接觸界面膜層不被電壓降和電流破壞的情況下測(cè)得，更能反映弱電流使用情況下的實(shí)際使用狀態(tài)。

3 結(jié)束語(yǔ)

接觸電阻是汽車用插接器的主要電氣性能，不合適的接觸電阻是汽車用插接器工作時(shí)產(chǎn)生溫升的主要原因。電壓降換算接觸電阻和低電平接觸電阻兩種測(cè)試方法所測(cè)結(jié)果分別反映了插接器在強(qiáng)電流電路和微電流電路下的實(shí)際使用狀況。

［1］GJB1217-91， 電連接器試驗(yàn)方法［S］.

［2］李小平.汽車線束和連接器可靠性設(shè)計(jì)及工藝流程研究［D］.上海:上海交通大學(xué)，2007.

［3］SAE／USCAR-2 Revision 5 November 2007， Performance Specification for Automotive Electrical Connector Systems［S］.

［4］QC／T417—2001， 車用電線束插接器［S］.