林金炳，韋祥楊

(中興通訊股份有限公司，廣東深圳，518055)

1 前言

連接器是一種電機(jī)系統(tǒng)，屬于機(jī)電類元件，其可提供可分離的界面用以連接兩個次電子系統(tǒng)。由于其結(jié)構(gòu)原因，導(dǎo)致其必然存在一些不可靠性。從連接器的設(shè)計開始就關(guān)系到產(chǎn)品的固有可靠性，影響到整個產(chǎn)品的質(zhì)量及可靠性。產(chǎn)品的可靠性設(shè)計包括產(chǎn)品，工藝，試驗三個環(huán)節(jié)的要求，其中產(chǎn)品的可靠性設(shè)計最為關(guān)鍵，內(nèi)容主要包括結(jié)構(gòu)與性能。對連接器進(jìn)行失效分析，進(jìn)而結(jié)合在設(shè)計，生產(chǎn)及應(yīng)用中的問題，進(jìn)行改進(jìn)，有助于提高連接器可靠性。

本文結(jié)合實際應(yīng)用中濾波器在通信系統(tǒng)中失效進(jìn)行分析，確認(rèn)根因為濾波器中的連接器故障，提出改進(jìn)措施，驗證改進(jìn)有效性，提高應(yīng)用可靠性。

2 失效背景

某款產(chǎn)品，在工程現(xiàn)場出現(xiàn)時通時斷的故障失效，通過電路分析確定問題為濾波器失效，通過導(dǎo)通電阻測試，確認(rèn)濾波器內(nèi)部開路失效。如下圖示1，此濾波器基本結(jié)構(gòu)是由D型連接器、穿心電容、焊接、外殼等組成。

圖示1 失效樣品＆濾波器基本結(jié)構(gòu)

從返回的故障樣品來看，故障主要表現(xiàn)為兩種形式，本文中以故障樣品1#與故障樣品2#為代表。

3 分析過程

3.1 通道電阻

測量濾波器輸入至輸出之間通道電阻，正常樣品通道阻值在0.65－0.80毫歐之間，而故障樣品通道阻值超過10毫歐甚至開路，初步確定輸入輸出之間內(nèi)部有開路或接觸不良問題，通道輸入輸出如下圖示2:

圖示2 通道輸入輸出位置

3.2 X射線檢查

在X－RAY下進(jìn)行樣品內(nèi)部檢查，發(fā)現(xiàn)在D型連接器焊杯焊接處，故障通道－48V(右邊)銅線焊錫處有裂痕或斷裂，良好通道－48VGND(左邊)焊接無異常，典型如下圖示3:

圖示3－1 故障樣品1#X射線檢查

圖示3－2 故障樣品2#X射線檢查

3.3 內(nèi)部目檢

1)故障樣品1#

拆開濾波器外殼，觀察內(nèi)部形貌，右邊焊接處出現(xiàn)裂紋。

圖示4 故障樣品1#濾波器內(nèi)目檢形貌

其中樣品1#觀察焊接情況，裂紋處焊錫不飽滿，側(cè)面看明顯空洞，如下圖示5:

圖示5 焊接比較

2)故障樣品2#

將故障樣品2#拆開，觀察內(nèi)部狀態(tài)，內(nèi)部已經(jīng)出現(xiàn)明顯的斷裂，銅線已經(jīng)出現(xiàn)扭轉(zhuǎn)，從外觀上判斷是為扭斷的，如下圖示:

圖示6 故障樣品2#濾波器內(nèi)目檢

3.4 切片檢查

為了驗證故障樣品焊接質(zhì)量，將對故障樣品焊接裂紋進(jìn)行切片，并在掃描電子顯微鏡下觀察焊接是否正常，結(jié)果顯示故障樣品焊接處沒有觀察到有形成明顯的IMC層，而正常樣品則有形成明顯連續(xù)的IMC層，從切片結(jié)果來看，產(chǎn)生裂紋的故障品有存在焊接問題，如下圖示:

圖示7 焊接切片

3.5 扭力驗證

從生產(chǎn)線挑選10只樣品，5只焊錫完好，5只焊錫不飽滿樣品，組裝正常使用的扭力是1.2Nm max，為了驗證樣品是否能夠承受扭力，分別以1.2Nm，1.5Nm，1.8Nm 扭力進(jìn)行驗證，結(jié)果顯示扭力1.2Nm時，其中5#出現(xiàn)焊接裂紋，扭力達(dá)到1.5Nm時其中2#樣品出現(xiàn)焊接裂紋，9#樣品銅線扭斷，扭力達(dá)到 1.8Nm 時，樣品 1#，3#，4#出現(xiàn)焊接裂紋，7#樣品銅線扭斷，具體結(jié)果如下表:

圖示8 扭力測試

從以上扭力驗證結(jié)果來看，焊錫不正常樣品，在組裝時受到1.2N以上扭力時，則會出現(xiàn)焊錫裂紋，而焊接正常的樣品在受到1.5以上扭力時，焊接處未出現(xiàn)裂紋，但是銅線則出現(xiàn)扭斷，現(xiàn)象與故障樣品表現(xiàn)一致。

3.6 機(jī)理分析

濾波器內(nèi)部D型插座通過銅線連接穿心電容，因焊接裂紋或銅線扭斷導(dǎo)致開路故障。通過分析確認(rèn)，焊接裂紋處存在焊接不飽滿等問題，而在上螺絲時因設(shè)計未防呆，緊固時會帶動內(nèi)部螺桿轉(zhuǎn)動并將銅線扭斷。

4 結(jié)論

通過以上分析，濾波器故障來源于焊接不良及內(nèi)部螺絲不防呆產(chǎn)生轉(zhuǎn)動引起，通過改進(jìn)D型插座焊杯方向，由原來的向內(nèi)改為向外，提高工藝操作穩(wěn)定性和焊接質(zhì)量可觀察性;而內(nèi)部螺絲通過設(shè)計優(yōu)化防止轉(zhuǎn)動進(jìn)行防呆，從根源上改進(jìn)。

5 驗證

將改進(jìn)后的樣品在組裝線進(jìn)行驗證，再無此類失效故障，以上分析結(jié)果得到驗證。

6 總結(jié)

連接器作為基礎(chǔ)元器件，在通訊設(shè)備上廣泛應(yīng)用于信號傳輸及電連接，其可靠性直接影響到通訊設(shè)備可靠性。本文中的D型插座在通訊設(shè)備上作為常用元器件，對其可靠性有其很高要求。此次通過分析發(fā)現(xiàn)插座本身存在設(shè)計缺陷，提出設(shè)計改進(jìn)，防止類似問題發(fā)生，提升器件固有質(zhì)量，提高產(chǎn)品可靠性。

［1］ 陳學(xué)永，董文亮.電連接器可靠性設(shè)計探討［J］.機(jī)電元件，2005.3:3－9.

［2］ 張菊華.談?wù)勲娺B接器的使用可靠性［J］.機(jī)電元件，1994.6:46 －47.