关于连接器/插座测试

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连接器/插座测试之目的是确认产品的功能是否已达成设计目标以及产品是否能够达到应用要求。测试将作为设计/产品开发阶段的一个延续加以考虑。藉适当的测试选择、排序以及严格的水平,测试具有如下效果:

.评定设计能力

.评定产品对一般的机能失效的敏感度

.显示出本领域中的期望性能

.作为失效模式分析的工具

.避免代价过高的领域更替(避免用于更高价值领域中的产品替换)

为了实现测试的潜在作用(益处),一个意义长远的测试计划的设计与开发要求在整个过程中具有自始至终的细心和逻辑性,如同创作与设计该产品本身一样。

14.1 测试程序的分类

有五种基本的测试程序是常用到的:

.设计校核测试

.验收测试

.质量鉴定测试

.长期性能(质量)鉴定

.可靠性(强度)测试

每个程序都具有不同的目的,并且需要进行复杂程度不同的测试并应用特定的知识背景。

14.1.1 设计校核测试

如其名称所表示的那样,设计校核测试(DVT)通常是用于确认一个产品是否达到了其预期的性能标准。DVT一般不包括顺序测试,它只测试产品是否已达到了所设定的基本功能标准。例如,DVT包括总的电阻测试、耐用周期(或循环测试)及插拔配合力的测试。DVT是在产品开发过程中进行的,而且成为一个广为认同的测试程序中必不可少的一部分。

14.1.2 验收测试

验收测试通常在生产加工过程进行并成为终检的一部分,它包括一个或两个独立的测试,藉这些测试以保证产品之特定属性达到要求的性能质量的水平并符合产品运行要求。它是生产过程的一部份,其使用程度是由最终使用者自己来决定的,并基于品保的目的也可被采购部门加以利用。

14.1.3 质量鉴定

质量鉴定通常结合设计的需要进行一系列连续测试(也就是对电镀类型及镀层厚度,端子材料等的测试),这将使Connector/Socket有条件达到一个特定的规格要求,而这种规格也许来自于产品、最终使用者或工业标准。测试环境的保持时间一般是较短的或适度的(大约是100或240个小时),且其包括对类型广泛的各种特性或运行特征的监测。最普通的质量鉴定测试类型是以军用的规格来要求的。这些测试不需要测定连接器系统的长期运行性能,但要确定是否有严重的问题存在。正常的质量鉴定测试仅仅在于解决已有技术和已知的材料体系问题。

14.1.4 长期性能(质量)鉴定

这种测试涉及以长期暴露方式进行、并且通常集中于对连接器系统的电气稳定性评估方面的一系列连续测试,确定持续暴露时间以确定在该产品或体系的预计寿命内,其是否对与时间有关的失效机理敏感。(测试)持续时间长度的确定即依赖于经验,也依赖于与本领域的测试条件/暴露时间有关的综合因素。

从使用者的角度来看,所选择的测试环境及(测试)持续时间只需要反映出所考虑的特定应用情况下的问题即可。而从制造商的角度来看,尤其对于一个普通意义的产品而言,测试程序必须多样化以能够反映出较大范围的应用条件/要求。这类测试对于新技术,末确定的材料体系,以及全新的设计概念作出了很正规地评估。

14.1.5可靠性测试

在传统的观念中可靠性测试是复杂的,也很少在连接器上进行,这种根据操作环境和应功能需要的测试在应用上是明确的。可靠性测试包括在预计的应用环境中进行的持续一定时间的耐久性测试,以及大尺寸样品的大量数据采集点,而这需要对采集的数据进行深入地统计学上的处理。Mroczkowski and Maynard对这方面进行了更详细的阐述。

只有在考虑到批量和应用的长久性时,可靠性测试在经济上才是可行的。确定了的可靠性仅能应用于最初流程中的相关的设计特征及生产指数上。在确定了一个产品的可靠性级数(或程度)后设计/材料的变化会使可靠性评估毫无效果。在本章中将不对这类测试作详细的讨论。

14.2 测试方案的制定

在过去的几年里,电子工业的概念已在一般观念中广为应用,然而对于连接器的测试和评估,这个概念的使用不再是有效的。(因为)现在“电子工业”(这个学科)中分裂出许多的分支,这些变化使电子产品在性能及应用要求上有较大的不同。(因此)在制定一个测试方案时,认识到这些差别是十分必要的,以配合对连接器预定的市场段或应用段的状况。

在对稍有混乱和重复的测试条件进行分类的尝试中,源于EIA出版物364页的表14.1指导性地详细列举了环境等级的定义和与之有关的一般操作条件。考察了表14.1以后,人们确立了测试方案制定的第一个步骤。一旦环境的等级明确了,基本测试的严格的标准界线就可划定了。

表14.1在下文的的定义和指引中应被灵活对待:

  • 良性环境(等级1)利用一种过滤系统对温度及湿度进行控制。其遮蔽区域是处于正压力(作用)下。这类环境并不是常用的。
  • 表14.1中所限制的温度及湿度界限可认为是其最大上限。而在一定环境等级中的特定应用若要求不同的标准,并且这个标准不如表中所列出的那么严格,那么,若有需要的情况下那些界限也是可以使用的。
  • 一些产品可能会在很大的一个环境类别范围内使用。例如,被用于膝上型计算机的连接器也许会在第一到第七种环境类别内使用。对于这种情况,要求(我们)考虑选择适当的(严格)水平。选择“典型的”或“最恶劣的”环境将会导致不同的测试程序,以及(极有可能的)不同的产品来满足要求。另一方面,应用于主机中之连接器可能只要求达到第一种水平的测试。
  • 特定等级的应用通常由连接器使用者对特殊环境或条件加以考虑才可以决定(支配),对电子工业的分支来说,这种环境或条件是独特的。例如,汽车应用中振动的的要求就比一个所揭示的“典型的”振动要求要高得多。

此外,确定连接器的设计/材料测试组是否能代表习知的或是新的技术也是很重要的。这个问题定义如下:

  习知的技术。采用材料体系及具有较广的经验基础的设计思想(设计出来的)产品(与这些技术)有很大的联系。例子包括:

  • 在接触端厚度为1.25μm到2.5μm的镍底层上镀有0.8μm(或更大)  的金锡(合金)镀层厚度大于3.75μm
  • 尼龙或多元酯(unfilled 或 glass filled)的绝缘本体材料黄铜,磷青铜,以及铜铍合金等弹性材料
  • 大于100g的法向(正交)力
  • 传统几何形状的接触端

当然,以上列表是并不完整的;判断习知技术的标准来自于与材料/设计体系相关的经验基础。

新的技术。即采用新材料及非传统几何形状或结构的产品。在新的应用(情况)中或“非同寻常的”严格标准下采用的习知技术也可看成是新技术。

  • 黄金镀层厚度不超过0.8μm
  • 新的镀层体系或结构
  • 绝缘本体材料中新的添加物或填充物
  • 多头接触端(multiple tine contacts)
  • 小于100g的法向(正交)力

这些考虑将会影响测试方案的复杂性及测试持续时间。对于采用已知的材料和结构(完成的)习知技术的合格条件,测试计划也能够使用“短的”持续时间水平来保证不会存在重大的问题,实质上,由于在本领域中设计/材料已得到证实,(因此)生产制造的过程已得以确认。而新技术则要求采用更长的持续时间和测试方法以确保敏感的或随时间推移而产生的机能失效不会发生。

所有的连接器/插座系统都将会经历特定环境范围的热(thermal)、振动(vibration)、冲击(shock)、潮湿(humidity)、磨损(wear)及裸露于环境中(environmental exposures)等过程。所涉及的严格的测试标准要附从于环境等级,因为产品的设计开发要特别考虑到环境因素。

基于以上所述,一个通常的测试程序可以通过综合几个严格的标准,环境和机械应力的测试,性能测试和附加的考虑因素建立起来。图14.1所示就是这样的测试方案。

每一个测试测试组或顺序的设计都是用以使device under test(DUT)(被测标的)显示出不同类型的破坏模式。

.测试组1:运输过程中的机械应力

机械导致之磨损(mechanically induced fretting)

机械之完整性

对电力不连续性的敏感度

.测试组2,3:潮湿条件下氧化过程

热导致之腐蚀(thermally induced fretting)

塑料绝缘本体退化

.测试组4:腐蚀过程及磨损的影响

.测试组5:干燥条件下氧化过程

接触端弹性之应力松弛(消除)

聚合物之热完整性

.测试组6:此测试组可包含有追加的测试以顺应生产制造过程,或为 产品性能确立参考数据。

图14.1所示之测试方案可作为一个灵活的计划,对其可进行追加、删除、或是扩大范围等修正,但这要视其涉及的实际应用情况而定。举例说,如果其实际应用并不涉及苛刻的环境,那么测试组4则可删减并且其耐用性测试可合并到另外一个测试组中。而对于其它情况,当在具有多种腐蚀因素的环境下应用时,则增加一些附加的测试组是可行的。

14.2.1 测试方案之指导方针

在开发(制定)一个普通的测试方案中,以下(几条)基本的指导方针是非常有用的:

  • 由于经常需要对端子进行监测以测定低标准电路电阻,所以不应将高 电压加到该端子上。因而:

.绝缘电阻(IR)及绝缘体所能承受的电压即耐电压(DWV)测试系在单个样品上或未进行低标准接触电阻(LLCR)测定的部位上进行。

.额定电流下的接触电阻(CRRC)及LLCR的测试应在不同的端子 上进行。

.可能的话,IR及DWV测试应该在未组接的和无端子的的样品上进行。

.推荐这类方法是为避免测试台,导体等影响测试结果。

.破坏性测试(等效于焊接能力测试)系在单个的样品上进行。

  • 应该避免对焊接或可焊性有要求的性能测定以防止对DUT毫无影响的失效形式。
  • 对于耐用性及/或插接-拔出力的测试,五金零件如起重螺丝及其它 附件将被移除以利于进行测试。并采用自动定心技术以避免偏心载荷及由此带来的过早磨损.而对于插接之速度则要认真选择以避免不合适的测试压力值或摩擦热。
  • 在测试方案说明中对以下的项目/步骤(程序)进行适当的描述是很 重要的,藉此以保证DUT得以适当的评估:

.测试台种类及板面(多层测试板应当避免)

.导体尺寸及类型要求

.端子制造技术及/或过程,包括适当的工具制造

.为(测试)电阻值而设置的电压探针

.振动/冲击设备

.样品是以配合状态还是以非配合的状态存在

.将要进行测定的部位数及行业的性质。假如末显示任何样品之尺寸,那么可假定所有的部位都将进行测定。这样的话会导致在高pin数连接器中过多的测试费用。

  • 一旦插接完毕,样品将在不干扰连接器接触接口的方式下进行测试操作,直到最终测试完成以后样品才可以拔出。
  • 在开始运行测试程序之前,很有必要指明连接器系统是否有必要在所谓标准的条件下(as-received condition)进行测试,或者是否允许对其进行清理(cleaning),或者是否有这类的要求。当样品的预处理包括有焊接时,通常建议采用cleaning以清除残余的焊剂。但是,一旦测试开始进行后,是不允许再进行cleaning的。

14.2.2 测试排序考虑(test sequencing considerations)

图14.2a与14.2b列出了用于监测一系列性能的测试排序过程。这种排序可导致(产品)过早的失效,或者可能会掩盖其失效。DWV及IR测试要求采用高电压,而且由于暴露在环境,因而会导致(表面)膜的电性故障或产品腐蚀。对接触层干扰(contact interruptions)的监测也会导致同样的问题。此外,对干扰的监测是通过创建(creating)一系列电路来完成的,而为了完成DWV测试,这一系列电路必须是断开的,而这样则会导致过早的松动(unmating)及/或附加的可焊性/焊接(desoldering/soldering)操作。

图14.3a及图14.3b阐明了如何避免这些问题并制定一个 既节省又有效(cost-effective)的适当的测试程序。采用图14.3a中所列出的测试流程对单个样品的特性(attributes)进行监测。如果单个的样品不能被采用,则一个可接受的选择就是排除任何使用高电压进行测试的电路的电阻测试点。

一旦制定出一个测试方案,需要检验的每一个测试环境及测试性能必将涉及所制定的测试方案,或者必须确定一个测试方法以明了地、精确地阐明这个测试方案是如何完成的。此程序要求能保证测试在一种可控的方式下进行,并且能促进测试实验室之间的可重复性操作(to facilitate repeatability between test laboratories)。

14.2.3样品尺寸

每一个测试程序或测试组对应于每一种测试条件至少需要备有两个连接器。如图14.3所示,两个样品是用于监测电阻,而另外两个附加的样品则是用于测定接触干扰(contact interruptions) 及/或IR与DWV。这种实际操作过程避免了constant wiring和unwiring,以及接触端子(contacts)中非必要的高电压应用。

特性监测(attribute monitoring)(例如LICR,CRRC等等)是在至少25 个端子或25%的接触端子上完成的,无论哪一种更多些。少于25 端子(positions)的连接器则需要测量其所有的端子。而当涉及那些每排均具有不同几何形状的端子的多排连接器(例如直角连接器)时,此样品中每排至少要包括10个端子。需要进行电阻测量的端子则包括端子样品中部及末端的特定位置。

对于要进行其它特性(attribute)测试的样品其尺寸则可能不同,通常随其可察觉到的(perceived)重要性而定,并且在测试说明书中应该有清楚详细的说明。如果没有说明,则将假设其100%的端子都要进行测量,而这会导致较高的测试及/或设备上的花费。这在高pin数连接器中已成为一个十分重要的考虑因素。对所选择的每一个要测定的特性(attributes)参数,推荐采用的样品尺寸如以下所述:

.正压力:五个端子

.IR 与DWV:所有端子的20%

.可焊性(solderability):每种类型10 端子

.接触保持力(contact retention):所有端子的20%

.电容:十对相邻近的端子(ten adjacent pairs)

.阻抗,感应系数(indutance)、串音(crosstalk):每种结构中选择5个测试点

在制定或编制数据文件中,实际的测量操作部位是需要指出的,并且如果需要的话,可对数据变化趋势进行评估,这样还可允许更进一步进行失效分析。

14.3常用的测试环境

在电连接器测试中通常有几种测试环境。通常根据电连接器应用的场合选择适当的测试环境。

14.31潮湿环境中的测试.

湿度是导致和加速腐蚀/氧化薄膜形成进程的三个主要因素之一,其它两个因素是温度及腐蚀性的颗粒或气体微粒。现已形成两种类型在潮湿环境下电连接器测试方法。

1‧稳态潮湿环境下的测试。

2‧温度循环条件下潮湿环境中的测试。

稳态潮湿环境下的测试

稳态潮湿环境下的测试是指在恒温和相对湿度(RH)不变的环境中进行的测试。它通常被认为是一个静态环境下的测试,这种测试所得到的效果是有限的。它主要表现在以下几个方面︰

1‧确定塑料材料对热膨胀,吸湿性以及尺寸稳定性的敏感性;

2‧通过有限的方法,确定电连接器系统在潮湿环境下受氧化进程的影 响程度;

3‧确定塑料housing的表面变质的潜在可能性。

该种测试所常用的两种测试条件为40℃的温度和95%的相对湿度(RH)相结合及85℃的温度和85%的相对湿度(RH)相结合的测试环境。

在温度循环条件下潮湿环境中的测试

在温度循环条件下潮湿环境中的测试是一种动态环境下的测试。它同稳态环境下测试的根本不同点在于它是在高湿度条件下其温度在两个极限之间循环。人们更常用这种测试方法来揭示或探测如下潜在的变质因素。

.确定housing材料对热膨胀,吸湿性以及尺寸稳定性的敏感性。

.通过有限的方法,确定电连接器系统在潮湿环境下受氧化进程的影响程度。

.在热循环环境中接触表面受磨损(因为潮湿的环境能加速氧化进程)腐蚀的影响程度。

.(在潮湿环境中接触用材料及附在其表面上的磨损碎屑或颗粒的氧化进程。

更为严格的电连接器测试所最常用的条件参见表14.2。

表14.2  温度/湿度测试所常用更为严格的测试条件

 

条件1用于测试条件可控的且具有屏蔽的场合下的测试。条件2和3用在其测试条件不可控制但有屏蔽的环境中的测试。循环测试的时间通常是随机的且在高温和低温驻留的时间基本上相等。如果测试过程中所用的设备(DUT)已经确立起对热的反应规律,其循环可能以较快的速度进行。其有限的要求在于在每次循环中DUT能在预计的时间内达到热平衡。

研究用于特殊场合下传统循环由于所使用的实际环境难以符合而所需条件而可能受到限制,因为当温度低于5℃或高于100℃其湿度不存在,所以温度上升的次数可能增加而温度下降的次数将被减少。

根据所进行测试的目的的不同,其耐用性测试的方法可能也有所不同。标准的耐用性测试如下︰

1‧48到96小时︰在稳态潮湿环境中进行测试。

2‧240小时︰在温度循环条件下潮湿环境中测试。

3‧500到1000小时︰在温度循环条件下潮湿环境中测试。

其中,测试条件1用于对塑料的评估,测试条件2用于对塑料的评估及确定是否有重大灾难性的问题存在。测试条件3用来确定所测试的产品是否受因时间的推移其机械性能失效的影响(如在潮湿环境下的氧化和/或磨损腐蚀现象)。如果其耐用时间低于300小时,则被认为在这些温度条件下随着时间的推移可以促进其机能失效。

绝缘电阻(IR)被用来作为塑料housing性能的评估。电阻(CRCR或LLCR)被用来作为接触表面和电性能稳定性的评估。

14.3.2  热的环境

通常有三种基本的热环境需要加以考虑︰

1‧温度条件下的寿命

2‧在热条件下的循环

3‧在热条件下的振动

在温度条件下的寿命.

在温度条件下的寿命测试是指在其温度持续的升高的条件下,通常是指在电连接器(在正常情况下由所使用的诸如塑料,镀层及基本金属等材料确立的)额定温度条件下进行的,用户可以选择在电连接器的额定温度条件下进行或选择电连接器在运行时所观察/预测到的周围环境的温度中进行测试,由于其周围环境的温度总是低于电连接器的额定温度。因而在该种条件下进行测试绝不可能出现超过电连接器额定温度。

另外还要考虑的是该种测试是否要在电连接器负电荷的情况下进行,如果某产品被估计为以信号水平电流的条件下(mA或更少)运行,则电负荷通常对温度没有影响,因而该测试步骤可以被忽略。但在电力应用中,在一定的环境中可能要考虑电负荷这一选项。

在电负荷应用时将导致温度的上升,该的上升温度是额外加给其运行周围环境的。如果该测试环境和电连接器在额定温度测试的环境一样,则在负电荷时的电连接器温度将超过电连接器的额定温度。因而会挠乱电连接器运行时所限定的条件。在这种情况下,测试的温度将归纳为其因电负荷而导致上升的温度加上其运行时周围环境的温度之和不超过电连接器的额定温度。另外,如果其测试温度低于电连接器的额定温度,则电负荷也可能被应用。

在温度条件下的寿命测试主要用来评估如下导致机械性能降格的潜在因素︰

.在干燥条件下的氧化作用机理。

.金属化合物内部的扩散,移动和形成。

.考虑接触保持力及正压力可能损耗的条件下其外力导致塑料发生蠕动的潜在趋势。

.接触应力的松驰,其将导致正压力的损耗及一定时间之后其机能稳定性的丧失。

在测试程序中列出各种不同的测试温度,可以分成如下几类:

.65℃︰设备正常运行时的周围环境温度。

.85℃︰高能量设备运行时的周围环境温度。

.105℃︰不可控制的区域和热点(锡及其合金温度测试的界限)。

.125℃︰不可控制的区域和热点(钴金合成物温度测试的界限)。

.125/200℃︰用于军事用途及进行老化方面的测试。

关于耐用性测试的方法有多种可供选择,它们也被列成具体的操作程序。现推荐两种关于耐用性测试的方法︰

1. 240hr︰该种测试对可能产生大幅度的应力松驰有效。但它对随时间的推移其机械性能失效可能没有效果。

2. 1000hr︰该种测试通常对评估以上所提到的潜在变质因素有效。

可能被监视的属性如下︰

.LLCR︰该种属性用来确定电性能的稳定性同因时间的推移而发生变化的机械性能之间的相互关系。当其耐用性测试时间超过500hr时,推荐采用每隔一段时间测试一次,进而找出它们之间的趋势。

.CRRC︰它仅仅用在其电力应用方面。

.正压力及端子尺寸︰它用来确定应力松驰的幅度。

.非焊锡端末端保持力︰它用来确定蠕动是否对保持力有影响。

.快速旋转︰它也是用来确定蠕动是否对保持力有影响。

这些测试通常是产品在实际应用的场合等周围环境的影响下进行的,在一定的温度下可能也进行其电性能方面的测试。但在这种情况下,由于接触材料电阻率及端子体电阻随着温度的提高而增大,因而需对其电阻作相应的调整。

电连接器通常是以配合的状态出现,以确保其施加的配合力与所应用的环境相符,而且诸如电缆,导体镀层,测试台等测试附件必须要和其所使用的热环境相适应。空气流通炉的使用及工作场所没有被用于如机加工处理等其它目的也是很重要的。因为它可以减少一些无关的杂物污染。

热循环的测试

所谓热循环测试是指在连续的时间内其温度在两个极限点之间不断发生变化而进行的测试。如果在潮湿条件下温度循环的测试在其测试过程中除掉湿度这一因素,则它们的测试效果是一样的。通常这种环境下的测试是用来评估前面所提及到的那些因素以及在温度作用下因磨损而导致质量降格的情况及连接器系统中因发生与热相关的膨胀而导致其非配合状况,如果评估有潜在的腐蚀因素存在,则通常其耐用性测试的时间被延长,因为在这种情况下,能够加速电连接器氧化进程的潮湿这一因素没有起作用。正如前述的温度/湿度条件下的循环一样,在这里也要特别注意确立连续进行测量的次数。并通过电连接器所预计的运行条件来确立其温度极限。

在温度条件下的影响其寿命的同一属性就其测试方法来讲一般都很相近,至今仍没有对这种测试形成一套固定的程序,尽管在同一条件下的温度/湿度测试已经采用了一定的程序。目前,除了通过液态氮来获得意外低的温度不能应用在微处理器控制下的标准炉外,在其它场合下该标准炉都已得到采用。

热振动的测试.

如果热循环测试不在连续时间内进行,则热振动的测试同热循环测试效果完全相同。在两个温度极限内其转变时间越快则热震动测试越受到影响,热震动主要是通过模拟其贮存,运输及应用的极限条件来确定电连接器在极限温度内不停转换时对损坏的忍耐力。这种测试通常用于研究的目的以及探测如下方面︰

.电连接器受磨损腐蚀的的影响.

.SMT焊接点的完整性。

.不同材料的特性及接触用或装配用的材料之间的重要区别。

.IDC,卷曲及相应pin的末端。

这种测试通常是在由设定的程序自动的将环境的温度控制在所期望的温度水平上及预计停留在每个温度极限点多长时间的条件下进行。温度与时间之间的关系图可以用来确定DUT在多长时间内达到具体的温度。那样的知识可能允许减少其循环的时间。具有冷,热两个系统且能瞬时发生冷,热转变的实验室内可以进行两分钟内人工改变其温度高低的测试。

14.3.3严厉环境下的测试

严厉或腐蚀性的环境通常用来确定电连接器系统受如下几个方面的影响︰

.毛孔的腐蚀。

.边缘的蠕动。

.接触表面因沾有小颗粒或污染物而导致的腐蚀。

.非高质量材料系统的腐蚀。

导致变质的关键性环境包括︰

  • 一定温度条件下的环境可以影响干燥条件下的氧化进程)。
  • 一定湿度条件下的环境可以影响潮湿条件下的氧化进程)。
  • 一定腐蚀性气体条件下的环境可以影响电连接器上各部件的有毛孔,边缘蠕动及小颗粒存在的情况)。
  • 具有尘埃条件下的环境如沉积在电连接器表面上的小颗粒)。

常用的气体环境具体是指︰

  • 盐雾环境。
  • 二氧化硫或硫化氢单一气体环境。
  • 二氧化硫与硫化氢混合气体环境。
  • 混合流动气体环境。

盐雾环境:盐雾环境主要是指用在军队及特定的自动化设备及海洋上的电连接器的环境。在正常情况下的盐雾环境是指由5%盐溶液形成的盐雾环境,通常用该环境能有效的评估设备或组件直接暴露在海洋及陆面等盐雾环境中的时间,正常的暴露时间为48小时到96小时之间。

单一腐蚀性气体测试环境︰诸如二氧化硫或硫化氢那样的单一腐蚀性气体环境现已证明对模拟其腐蚀条件并没有多大的效果但因其能方便的测试电连接器及指示器的抗腐蚀能力而仍然被应用。尽管暴露在这样的环境中可以探测到一些问题,但它同实际环境并没有多大的联系。通过在该环境下测试的电连接器系统可能在实际场合并不能应用甚至正好相反。该种测试环境中腐蚀性气体浓度范围为其体积占整个体积的百万分之三到百分之二十。

二氧化硫与硫化氢混合气体环境︰二氧化硫与硫化氢混合气体环境用于上述相同的目的,该种测试方法主要在欧洲使用(IEC测试程序)其测试的时间为4小时到20天之间,美国则没有在那样的混合气体下测试的标准。

混合流动的气体:相对严厉的环境下的最常用的测试环境是混合流动的气体环境,那样的测试环境在过去二十多年里一直被研究,它是以确定在真实的环境中各组件的情况及在相关的环境中产品受到的腐蚀的情况等广泛领域为基础的,在实际测试及以那种环境下的数据为基础实验室中的该种测试之间也有一个加速的因素存在。

在使用的过程中通常有几种混合流动气体的组成,这一点在包括诸如IEC,EIA及ASTM等标准许多文献中已有描述。其特征表现为其温度,湿度可控及其气体主要由氯,二氧化硫,二氧化氮,硫化氢及臭氧等组成,它们所占比例通常为十亿分之几。表14.3列出了混合流动气体的组成成分及各种气体在该气体中所占的比例范围。那样低的浓度当然需要进行严历的控制。所有的诸如温度,湿度,及气体的浓度等测试变量在不同运行的环境下都被详细的进行说明。在一定的温度、湿度环境中用于各种目的的混合气体当组成及浓度即使作微小的变化时其测试方式都是不相同的。

表14.3混合流动气体测试环境中的测试参数(其精确的组成在测试显示剂中将显示出重要的不同)

表格 1

 

当可能涉及在整个寿命期间(例如:插卡的能力)保持着非配合状态的电连接器(尤其那些安装于底板或母机板上的电连接器)的应用时则在混合流动的气体中进行测试特别的有效。在这个例子中,用于插接母机板上的电连接器将被处于一个非配合状态以用于测试其耐用性的一部分,其处于匹配的状态主要用于测试其达到平衡时的情况,典型的非配合状态下的测试时间为5-10天,而处于匹配状态下耐用性测试时间通常为5-20天,其典型的测试顺序参见表14.4。

由于在混合流动的气体中进行测试是非常昂贵的并且也是相当复杂的,最初使用一种所谓的不漏气测试的sanitycheck测试可能被用来评估这种测试与实际情况相符的可能性,该种测试通常将电连接器暴露在真正用于那种测试的气体中。如果电连接器通过了不漏气的测试。则其与实际环境相符的可能性较高(但不能保证),相反也是同样的真实。

灰尘:灰尘测试是最近流行采用的一种测试方法,它主要用来确定电连接器在运行过程中其接触表面沉积的灰尘和\或纤维颗粒对其所造成的影响,通常有五种基本的灰尘环境。

  • “Arizona”路面式的灰尘
  • 滑石粉
  • 砂粒和灰尘
  • 工业灰尘(主动的)
  • 工业灰尘(被动的)

前两种测试是良性的且主要测试小颗粒,这两种测试对于评估电连接器在配合期间去除其接触区域内的这些颗粒的能力来说是必不可少的.

图14.4典型的混合流动气体中的测试顺序

 

沙粒和灰尘中的测试主要是用于模拟在沙漠中或沙粒及灰尘非常盛行的地方进行军事用途的测试。

两种工业灰尘的环境主要是指其用在小颗粒及纤维颗粒结合非常好的混合气体中的环境,其中自动的灰尘主要在工业区出现,非自动的灰尘测试主要是用于轻工业或政府机关的环境中的测试。

工业灰尘测试主要是用于对直接暴露于环境中的电连接器的测试,例如:接插口区域,母机板检测器,选卡机构及没有封装的设备。

灰尘测试主要是用于其速度在某一具体的时间(例如︰1小时)内可以控制的场合下,当速度降低时,由于重力的作用,灰尘将会落下来。DUT处于匹配的状态且其电阻受到监视。该种测试通常是在具有湿度且温度进行循环及处于匹配状态的条件下进行的.通常的测试顺序参见图14.5。

这种测试顺序对于其评估开路设计是极其有效的(卡缘式电连接器,DIP插座,标准组件电连接器),温度/湿度环境和腐蚀性的灰尘颗粒相互作用能够大大的降低其电性能运行情况。目前,该种测试对于前述场合下的电连接器的测试受到限制,在当代仍没有一个工业标准,尽管关于EIA已研究出一个用于特定目的的测试程序.

图14.5典型的灰尘测试顺序

 

14.3.4 机械力的测试

  电连接器/插座(socket)可能暴露三种基本的具有机械力环境中,每种环境都被设计成用来确定对电连接器关于特定的基本机能失效的影响程度:通常机械力的测试包括︰振动、机械冲击、耐用性的循环测试。

振动:振动测试主要用于:

.确立电连接器的机械完整性。

.确定是否有电力不连续性存在。

.确立电气稳定性的影响。

.确定电连接器系统对因受磨损而导致其质量降格(即可以是磨损损坏又可以是磨损腐蚀)的影响程度,这种情况可能由机械方式而引起。

振动测试在三个坐标轴方向进行,如图14.6所示,其中特别感兴趣的两个坐标轴方向为Y坐标轴和Z坐标轴方向,Y坐标轴方向与电连接器的长度方向垂直,在一定类型的设备或电连接器中,它能引起其相配合的两半之间发生晃动,因而导致磨损而使其机能降格,它也能在一定场合下根据其设备的结构施以最大程度的影响。Z坐标轴方向是指上下移动方向。如果在电连接器两半之间的进行移动其结果也将造成该方向的机械磨损,特别是在外力很低的系统内。

如果电连接器/插座(socket)系统没有发生共振或作相对的移动,则该系统将不会受到上述潜在机能失效的影响,在一定的应用场合下,如果系统的共振频率和电连接器的共振频率相当的话,则将会有机能失效产生。从某种意义上来说,如果出现共振频率不相当的情况,则其机能失效也是不可能的,在许多例子中,在可能引起共振的应用场合中塑料housing将被除去。

通常有三种振动测试方法可供选择,具体如下︰

正弦振动︰该种类型的振动是指通过在给定的幅度及预定的频率下预定的时间内所作的上、下波动。

随机振动︰在这种振动主要表现为在一个给定的频率范围其产生的,其频率的大小及振动的幅度是随机的。

振动扫描︰振动扫描主要是用来确定其发生共振的频率,被测试的部件在特定的时间内以共振的频率相振动。

正弦振动是最常用的一种测试方法,然而,它和现实世界中的振动条件并没有多大的关联。另一方面,在一定的场合下产生的随机振动则更具有代表性。振动扫描及共振条件下的振动测试则是当在运行时振动之间的影响具有一定的关联时进行的,尤其是在其运行的条件不知道的情况下进行。

通常振动的环境最难恰当的定义,众所周知,系统的振动通常以较低的幅度进行(少于5G)。然而,由于各种封装概念的存在,其振动的水平至始至终可能要遵守其系统振动的水平,其中包括系统其它部分相当高的振动水平及置于这些区域的(100次以上)组件。那么,为了建立有效的振动测试就不得不考虑以下几种情况︰

.严格水平下的振动测试(频率和振幅)

.耐用性测试

.监视的属性

.定义的固定物

标准严格的测试水平可以从已存在的正弦及随机振动关系图中选取,以系统的要求为基础,用户扫描测试也可能被研究。

就其在正弦振动条件下测试其耐用性推荐采用沿各坐标轴方向的时间不少于4小时,根据系统的需要及工程判断可能建立起随机振动测试的时间,如果该振动产生了,则其所表现出来的微观移动将具有共振的功能。因为正弦振动是在预定的时间跨度内,特定的频率范围进行的振动,且由于发生共振的时间很短,因而要求其在因微观运动而导致其磨损腐蚀条件下,仍具有一个较长的使用寿命并不是一个很困难的问题,另外还要考虑的是在正弦振动条件下产生的共振不可能存在于现实中。选择适当的随机振动以同设备设计适当的相结合,也许能够纠正这一点不足并能真正的评估在某种应用场合下电连接器的相关情况。时下,随机振动为更受人喜欢应用的一种测试方法。

电连接器在运行的过程中其振动的效果通过两种不同的方法来监视︰找出其电阻的断点或监视其接触电阻较微小变化的幅度,也可能两种类型的接触断点都被监视。

1. 0us:这是过去常用的监视属性。对于探测接触时产生的响声来说,它是必不可少的,因为对于孔数少于100pos规格的电连接器来说,所有的这些pos都可能在一系列的电路上通过一条干线相连接,对于其孔数大于100pos规格的电连接器来说将需要多条干线。

低于十亿分之一秒的观测(LNSE):该项技术用于观测诸如因数字式逻辑触发器早发而导致电压发生变化之类的微妙问题.该项技术趋向于观测因其高电阻的失效或在极短的时间内其能量爆破时其对数据位的损失的影响程度,Dunwood、Bock及Sofia对该种测试方法提供了介绍,对突发事件测试的时间间隔通常为2.0、5.0、10.0、20.0及50.0ns。

LNSE所要求的水平通常通过在一个给定的时间跨度内形成的允收电阻变化幅度(例如:在10ns内其电阻变化的幅度为10奥姆)来说明,其测试电流在正常情况下设定为100mA,如果DUT没有使用高速度逻辑触发器,则LNSE将不被使用,通常只使用1.0us的标准测试.

LNSE没有特殊的处理及特别的考虑的要求。

  • 它不可能监视许多端子/干线情况(随着时间及电压的变化,其监视的数目从2到10不等)。
  • 经过特殊屏蔽的设备及要求不同不相配合的触发器相连接的电缆。
  • 校准绘图尽寸以论证其仪器的能力及在适当的位置可以测试其样品中相关的属性.
  • 如果干线的数量受到一定的限制,被监测的pos则要仔细的进行选择(例如:选择其末端及中间位置的pos.)。

其次需要被监视的重要属性为LLCR,该种属性对因磨损而导致其质量降低及由于电阻发生较大的变化(可能有50多毫欧的变化幅度)具有敏感性。如果在小功率电路电阻观测其中的pos情况,则要么从这一系列监视的接触断点的电路中删除要么在附加的样品中运行,这对防止高电压出现在其接触表面上是必要的,尽管该高电压可能消除氧化膜及二氧化物的产生。在沿每个发生振动的坐标轴方向都要考虑监视其LLCR这一因素,通常的测试方法为在其测试结束时优先使用LLCR测试。这种方法可能测试不到其潜在的问题,因为在每个坐标轴方向振动的动态效果是不同的且和在每个坐标轴方向的测试顺序相关。如果在沿每个坐标轴方向其LLCR测试的结果不切合实际的话,那么在振动测试时首先进行X坐标轴方向测试,然后根据其已经存在的关系进行Z和X坐标轴方向测试或进行Y和Z坐标轴方向测试。

如何固定其样品是一个极其重要的因素,但在测试条件中一般很少被规定出来。模拟的固定情况与其实际应用的场合尽可能的相近。设备可能须被评估以确保其自身不会产生导致其测试失败的共振及具有足够的粗糙度以支撑其所使用的严格水平。在一些例子中,如DIP插座(socket),PGA插座(socket)式电连接器等,这些相配合的设备必须毫无保留的留下来,其它的一些元素,如果它们是这些相配合的设备构成整体的一个部件,可能也不得不被使用(例如:PGAs插座式电连接器的加热槽)。

总之,当详细说明振动测试时则下列的参数将必须作规定

  • 振动的频率和幅度(或来自适当测试程序的测试条件)。
  • 测试其耐用性。
  • 固定情况的规定。
  • 需要测试的属性。
  • 接触的中断时间(1.0,10.0ns)。
  • LNSE观测(2.0,5.0,10.0或20.0ns)。
  • LLCR测试。
  • 物理损坏。
  • 其它要求进行测试的属性。

机械冲击:机械冲击用于模拟交通运输的条件及对于说明其设计的机械特征必不可少的。根据其具体的耐用时间,其振动的水平可在30G到300G之间选择。因为该种测试是用于模拟其交通运输的条件,同其它振动(可操作测试中进一步的测试)测试相比较,该种测试将优先采用而不是在其后才用。用于振动测试的固定物也有可能用于该种测试,其中被监视的属性可能与振动这一节中所讨论的相同.

配合的耐用性.耐用性测试主要用来预料电连接器在其预期寿命内其镀层正常磨损情况的测试,该种测试通常在速度可以进行控制调节及具有计数系统的自动循环设备中进行。自我校正特征将被用来评估其早期磨损的原因.在使用自动循环测试技术中,jackscrewst和其它一些特征将不得不从电连接器中去掉。而根据其电连接器的类型(例如:零插入力类型及具有耦合nut的环形电连接器)或如果人工循环在成本上具有更高的有效利用,则人工循环也可能被需要.

为防止磨擦生热其循环的速率(包括人工循环和自动循环)必须被控制,每小时不超过500次循环的速率将对该种测试有效,进行该种测试所需要的循环次数至今仍有争论,在90%的应用场合下,有两种基本的循环测试次数:25次和>1000次。其中,循环次数为25次的测试用于仿真工厂系统核查及许多服务性领域的循环测试,循环次数超过1000次主要是用于诸如计算器输出端互联络体或一定的可编程序的应用场合中,为了确立起设计的界限,其循环的实际数量有可能增加。

在其测试的过程中,有两个基本的属性被监视着,第一次/最后一次循环中的配合力/非配合力,测试结束时将进行LLCR或CRRC的测试。它将确定:

  • 外力是否符合规定。
  • 电性能稳定性的保持情况。
  • 机械的整体性保持的情况。
  • 磨损是否构成一个问题。
  • 是否存在由于探针经常的探测而使接触力过大的问题。

耐用性测试就其本身来说并不是很有效的一项测试。它通常在调节前按一定顺序暴露在特定的环境里(例如:暴露在潮湿的环境中,混合流动的气体环境中等等)。继在该类环境中使用之后,可以确立磨损是否是影响其耐用性的因素之一及其对于薄镀层厚度是否是一个需要重要的考虑因素或对于其新的及仍没有被证明的接触材料来说是否一个需要考虑的因素。

该种测试本身就可确定主要镀层在何时被破坏以露出其镀层以下的金属或基本金属。在这种情况下,根据材料体系的情况,可能使用到化学补救措施或光学检查。其中的一些列举如下:

  • 电子显微镜的扫描分析。
  • Dimethylglioxemespot测试。
  • 暴露在SO2中的测试。
  • 酸碱中和反应测试。

由于对这些作说明的评估报告稍微略显主观因而要求受过训练的人进行仔细的测试。

14.4末端测试

根据可分离的接触表面的情况通常有四种末端不得不被测试,它们分别是:卷曲(crimped),弃皮(insulationdisplacement),相应的pin头及焊接连接情况.在许多例子中,其末端测试都被作为电连接器质量评估程序中一个重要的组成部分.在这类情况下,为完成测试则不得不制定一些规则。

卷曲连接测试

电连接器末端基本的功能特性为其抗卷曲性,通过使用LLCR或CRRC测试程序可以获得该特性的情况。当评估其卷末端的情况时,其测试系统将确立预防或最低限度的降低作用到末端机械力而应采取的措施。图14.7说明了一项典型的使系统稳定的技术。

对于其电阻性测试,通常用四线技术来测试,并尽可能利用最低的开路电压(最好在毫伏范围内)来进行测试.引线从导体的卷曲处开始在导体上焊接至少长达75mm的长度,当使用一束线缆时,应特别注意操作以确保焊接剂完全分布在导体的周围,电压的一根引线可以不受其卷曲接触表面的干扰而与线缆相接触。

另一根电压引线将形成一探针并与卷曲接触表面的另一面相接触,该引线没有被焊接在接触表面上是为了不改变导体/卷曲末端(尤其是以锡合金作为其主要的镀层金属)的情况。

质量测试包括当使用马鞍形设计时测试其卷曲高度在最小,正常及最大的情况下它们对卷曲连接的影响。在机械拉伸测试中,另一个有用的属性是卷曲张力.该张力必须根据其电线的规格及有关文件中的详细说明来获得。其截面部分用于评估导体在卷曲连接时自身的扭曲变形情况。基本的卷曲连接评估测试顺序见图14.8。

在电连接器质量评估期间,如果其卷曲连接令人怀疑,则可能还要采用一个简单的摆动测试,即电连接器作简单的东/西/南/北方向移动。如果电压下降或电阻发生了重大的改变,则表明其可能不稳定并有待于进一步的评估。

IDC末端测试.

IDC末端测试的基本属性是LLCR,因为IDC各种不同的设计及IDC末端接触到测试探针的情况不同,每种产品就其如何测试都需要分别的加以考虑,当不考虑其体积的大小及接触电阻对测试有影响时,对IDC末端的评估将在非配合的状态下进行,其基本的测试程序概要的列在图14.9中。

弯曲测试通过固定电连接器并将其中的一部分重量(0.5到1.01b)加到电缆的自由端来进行,承受了重量的电缆通过在预定数量的循环次数下进行包括直角在内一定角度的弯折情形下来进行,在该测试程序期间,其电连续性或LLCR可能都被监视,该种测试程序主要用来评估其末端的机械完整性。

特别推荐进行截面部分测试以用于两种目的。就其多股线束的导体而言,其末端截面图将呈现出多股线束的形状,由于多束线的校直使其呈现出更多的椭圆形形状,这样其潜在问题存在的可能性则大大增加了。对于高pin数的电连接器来说,其截面形状则表明所有的导体(尤其是终端的pos)在它们的IDC位置中是否合适,这是检查关于其带状电缆同接触区域处于非配合条件下其可能承受的能力。

14.4.3相应pin的末端测试

相应pin的末端对于使用在具有多层线通过底板(厚度大于0.125)的应用场合下或其焊接性在实际中不能应用的情况下正变的日益重要,其较为普遍的测试方式为根据与它们相配合的housing来评估相应的pin,机械力(插入力和保持力)及相应pin的电阻是最主要的测试因素,典型的测试方案概要参见图14.10。

对插入力作规定以确保不会因过大的外力而干涉其装配操作过程。对保持力作规定以确立相应区域的机械完整性及确定是否有因在机械外力或环境外力的作用下而导致接触正压力产生任何不可接受的或重大的损失。

相应的电阻测试以确立其末端电性能的完整性,小功率电路电阻参数在这里将被使用到,图14.11概要的列出了典型的探针测试安排顺序。

小孔调节主要用于模拟具有镀层的通孔重复使用时潜在的相互联系及接触区域的取代问题。其中以上顺序进行的变化测试包括没有小孔调节的情况。PTH的完整性通过主机板的水平截面部分及底板垂直的截面部分来评估.进行该种测试主要用来确定其损坏的程度,对PTH来说,如果有诸如小孔变形等情况发生,则通常认为多层线路板内部已损坏或垫板发生升高等情况。在表14.12中列出了其概要的图例。在整个小孔调节期间,如果考虑到端子的方位则对其将会有所描述。

用于测试相应pin的测试台通常以最少三层线厚度及在外层最少有一环形扣的形态出现,且内层通常对所有的测试孔来说是通用的.

焊接连接情况测试。

通常用来评估其焊接末端的焊接性的测试主要是沾-看测试(Mil-Std-202,Method208)。该种测试通常在蒸汽老化(8小时)的条件下进行。尽管沾-看测试仍然很流行,但其到底具有多大的效用现在仍在争义之中,因为其与当今所使用到的焊接制程并没有直接的相互关联。经验已经表明通过该种测试的组件并不一定具有在一定环境下所必需的焊接性,甚至实际情况和所测试的结果正好相反。这种不一致性是由于在各种不同的焊接制程中不同的动态情况所造成的。表14.4则表明了这些典型的不同点。

因而,目前较受人喜欢的测试方式为测试其在焊接过程中使用到的组件。然而,由于特定设备所应用的不同,该种测试所获得的结果可能不切合实际。在这个例子中,沾和看测试通过改变如下程序来使用︰

  • 焊接过程中的所需的温度.
  • 调整相应的驻留时间.
  • 采用适当的方式进行预热.
  • 在焊接过程中使用助焊剂.

蒸汽老化过程通常为用来测试其铁壳的寿命。这听起来是乎是不可能的,因为我们不能获得足够多的数据。然而,通过它确能确定其镀层是否受可能干涉其焊接过程的附件或(和)末端的约束,它通常是一个非常有用的进行预调的环境(8小时就足够了)。

通常也在完全负荷的情况下对连接器进行测试。但当其端子的数量超过大约100之后,这也有一个潜在的问题存在。随着高pin数电连接器的出现,经过沾焊的金属末端可能产生热汇的影响。由于要求焊接的时间为一定的(5秒),当末端在一定的温度下不能保持足够的时间时,则有可能使它们自身处在一定的湿度环境中,进而影响其焊接的质量。为避免这种情况的出现,推荐在装配之前即对其端子进行单独测试的方法。

14.5 测试过程中所需观测/测试的属性

在电连接器的质量测试期间,需要测试/观测许多的属性。在这一节里只仅仅讨论比较常用的一些特性测试程序。在随后的一节里将引证文献中记载的详细测试程序。这一节里主要讨论为确保获得相同的测试结果和/或引起最小的争议所必须采取的一系列预防措施。通常所观测的属性主要有︰

  • 电阻
  • 配合力和非配合力
  • 端子的插拔力

14.5.1 电阻

相配合接触表面的总电阻包括︰

  • 端子材料体电阻
  • 末端电阻(例如︰卷曲、IDC等情形下的电阻)
  • 可分离的接触表面电阻

端子材料体电阻由所使用的材料及端子的几何形状来决定。该电阻占信号端子中所测试的总电阻中的85%到90%,但其在设计用作通高电流的端子中则其体电阻较前述体电阻所占总电阻中的百分率要低的多,如果端子材料自身或与电阻相关的温度(因为随着温度的升高,其端子材料的电阻率将发生变化进而导致其端子材料的体电阻发生变化)不发生变化,则其总电阻中的一部分将不发生变化。

末端电阻为所使用到的末端质量及类型的函数属性。从测试的角度来看,尤其当测试可分离式的电连接器时,其末端必需要进行特别注意以确保能观测到适当的电阻。通常永久性连接接触界面的稳定性比可分离式连接要大的多且永久性连接电阻的变化幅度通常都少于1mΩ。在绝大多数情况下,可分离式电连接器端子的电阻变化幅度比永久式电连接电连接器的电阻变化幅度要大得多,当进行破坏性的实验时,永久性的连接其稳定性将需要进一步的进行验证。并在该种情况下,永久性连接的电阻也单独的进行验证。另外,永久性连接的稳定性在其质量测试程序中有可能被详细的说明。如果是那样的话,则永久性连接的电阻也必定被单独地测试。为避免额外的影响,下列的测试情况应被考虑到。

对于卷曲末端测试来说,需要校验卷曲工具、卷曲末端及导体规格的兼容性。正如第九章所讨论的那样,检查其卷曲末端主要是为了验证线缆与导体与筒状卷曲及其高度相适应。

对于相应的端子末端测试来说,其中有关钻孔的情况将被组件制造厂商详细的说明及通孔(PTH)的直径将会被确认,相应的截面尺寸也同样需被确认。如果有插入工具停在端子上,则在插入过程后,应避免其和通孔相接触。

对IDC末端测试来说,应确认电线的连接是否与相关的组件制造厂商所作的说明相符合。

对于焊接末端测试来说,将需要检查其焊接点的情况及观测助焊剂是否被剔除。

在这点上关于样品预备所附加的几点说明是其测试的顺序。

  • PWB板电连接器将被安装到相应的主机板上进行测试,并验证测试台的质量/适用性。
  • 如果没有作特殊说明的话,电缆夹持部、使产生的应力松驰的装置及其它的附件都将会被应用。
  • 一旦处于配合状态,则处于该状态下电连接器通常以不干扰界面的形式进行。因为即使小于0.001in(0.025mm)的扰乱也会带来很大的变化。在一个具体的诸如耐用性测试,或当进行失效模式分析等测试中如果没有对其作特别的要求时,则处于配合状态电连接器在连续的测试中应该保持配合的状态,

在这几点说明之后,所讨论的话题就又转到电阻测试上了。通常进行两种类型的电阻测试︰用于信号传输的LLCR及用于电力应用的CRRC。

小功率电路电阻(LLCR):LLCR的测试是在所谓的“干电路”测试条件下进行,其所使用电压和电流不会使与氧化进程及薄膜相关的物理接触界面改变,这些氧化进程及薄膜会降低电稳定性。所用的测试条件如下︰

  • 开路电压:50mV或20mV(常用的开路电压)。
  • 测试电流:100mA。

其中开路电压是影响LLCR的关键性的因素,应对其进行控制。所使用的电流的大小则并不是很重要。电压探针将被置于靠近端子处以符合实际要求,例如将其置于靠近端子0。06in(1.5mm)的范围以内,对于安装在电路板上电连接器来说,可能使用特殊的测试线路,在每个测试点均引出两条两条线路(其中的一条用于控制其电压,另一条用于控制其电流).图14.13列出了典型的测试探针的布置位置.在所有情况下,外电路、导体等所具有的体电阻在电路中不管其本身长度为多少均忽略不计.在数据一览表中,具有相同设计结构的所有端子都被分成若干组,列如在直角型端子中,每一排将有相互分离的锉刀。因为随着引线长度的不同其体电阻发生变化。在该种情况下所获得的数据可能略显主观,因而需要进行如下的测试程序。

  • 对有问题的位置重新进行测试。
  • 用不同的探针重新测试有问题的位置。
  • 检查其探针是否损坏。
  • 检查其探针所放置的位置以确保其接触表面干净(只要其接触表面不发生扰乱即可)。

额定电流下的接触电阻(CCRC):除了在将端子的额定电流作为其测试电流的情况外,CCRC正如小功率电路电阻那样以相同的方式进行测试是必不可少的,然而其所应用的电压也将被说明。

在如下附加的考虑情况下,同样的规则适用于LLCR:

  • 在热稳定性获得之后,应制定出相应的测试程序,在一定的电流水平下,温度将会增加。反过来,这也将导致其电阻的增加。在早期的测试中其所产生的电阻比达到平衡进要低。
  • 如果CCRC在同LLRC相同的测试程序中进行测量,则该测试所对端子测试获得的测试情况将不同于LLCR中的测试情况,如果这是不可能的话,则将在测试的开始程序中及测试结束时的程序中进行测试。它将从来不在LLCR所采用的测试条件或所暴露的环境之前进行测试,其相应的测试程序为CRRC,LLCR,调节/暴露在特定的环境,LLCR,CRRC。

对于LLCR及CRRC,正如前面所述的电压探针之间的距离将会被减小的最短,则其探针将被置于端子接触表面尽可能近的距离,在一些例子中,这可能不可能,这将会产生高电阻(例如:线缆总成,PWB板的电路等)。在那样的情况下,可能产生极度体电阻,由于温度的补偿可能要求使数据正常化,其中温度补偿的例子参见表14.5。

实验室环境中的例子表明在最初的显示器表明温度为20℃而在最后的测试中,则其温度所显示的数据为26℃,这表明因温度的不同将会有2.4%的误差存在。最终的将会补偿到20℃时的情况,因而该数据将会正常化。

配合/非配合状态下测试.

在质量测试期间,除了早期所提及的机械方面的测试外,也经常要求进行其配合力/非配合力测试。这些外力是指那些电连接器在装配完毕之后要求其处于配合/非配合时的外力,并在电连接器在相关的线缆或端子被组入时进行测试。而诸如Jackscrew这样的硬件将被剔除.且其插入的速度将被控制(0.1in/min,max)。且在设备上设置一些辅助设施以使其自身具有自我定心作用以防止不重合的现象发生,该种情况主要是由相关的测试固定物而引起的。除了这些电连接器外力作了规定外,关于单个端子相似的信息也作了相应的限定。

对电连接器来说,其插拔力与配合力/非配合力都是相对应的术语。测试插入力从本质上来说是无意义的,然而测试其配合力则通常有意义的多,单独的插入力通常不考虑端子插入塑料外壳时其端子孔所能承受的能力,其将导致该插入力将发生25%的上升。

分离力测试是指将公端子从母端子中拔出时的滑动磨擦力测试。有时它也作为端子正压力的测试的依据。然而,这样对分离力进行阐释由于几个原因而令人怀疑,虽然分离力确实由产品端子的正压力及磨擦力系数来给出,但是这里存在磨擦力系数要么不知道,要么是如此多变以致产生相关问题的问题,尤其是在低压力系统中。如果产生总变化的话,则分离力可能也是端子应力松驰的指示器。在测试有问题的情况下,将采用deadweight这项技术。该方法将一特定的重量加到一需测试端子上。承受了重量的端子在没有滑离母端子之前应提升一定的距离。

所测试的分离力为下列因素的函数︰

  • 表面粗糙度。
  • 相关表面的洁净程度。
  • 正压力。
  • 设备的精度。
  • 操作者的熟练程度。
  • 退出的速度。
  • 端子的几何形状。
  • 接触区域。

进行这些测试采用何种方法通常要进行如下的考虑︰

.速度控制︰1.0in/min,maximum。

.距离控制︰防止其从底部露出。

.是否具有自我定心/校直特性。

.控制尺寸精度在大约0.0001in(0.0025mm)之间。

.控制其表面镀层厚度在4-8uin之间。

.压力转换器。

测试的端子或刃部每进行5-10次测试后将用异丙基酒精或端子可以适用的其它溶液清洗一次,这对去掉测试样本表面的脏物来说是必不可少的。

14.6有关连接器测试方面的文献与测试报告的撰写

正如本章至始至终所提到的那样,现在已出现关于测试程序方面的文献以供参考。这些文献详细地描述了这些复杂的测试程序。如果在测试说明中适当的参考这些文献,则其细节部分不必反复重复。其中许多的测试程序都有不同严格标准的测试条件规定。但在这些测试程序中都没有对其作具体规定。这是因为如果它成为制造厂商、用户及工业组织所依据的标准时,这些不同的质量检验机构所选择的测试条件便不相同。

如果其应用场合要求采用下表所列的文献所规定之标准的其它标准进行测试的话,则这些文献即不推荐采用更为严格的测试标准也不要求采用参考的测试标准。通常在美国所使用的文献有:

.MIL-LTD-202(主要规定了有关组件测试方面的标准)

.MIL-STD-1344(主要规定了有关连接器/插座测试的标准)

.EIA364(主要规定了有关连接器/插座测试的标准)

.EIC期刊512(主要规定了有关连接器/插座测试的标准)

.EIC期刊68(主要规定了关于连接器测试的环境方面的标准)

当然美国的其它一些用于军事或国家方面的相似标准在其它国家也被使用。

MIL文献及EIA364文献包括常用的测试程序,尤其对镜象测试来说是必不可少的。其中EIA364是所有文献中最具综合性的文献。关于连接器测试方面它就有67个测试程序而在研发阶段则具有更多的测试程序。这些程序至始至终都被考察以符合时代的变化。

IEC文献是国际通用的标准。在一些情形下,在这些文献中关于MIL与EIA测试程序有很大的不同,这反映在最初制定这些标准的几个不同的国家里。在电连接器测试程序中通常交叉参考表14.6所列出的IEC,MIL及EIA测试程序。

在测试说明准备过程中最后一步是确保所有的相关的细节都包括到。下面列出了实现该目的的清单:

1. 测试之排序已列出了吗?

2. 在应用段中对测试过程进行详细说明了吗(例如EIA,TP28)?

3. 测试的标准与/或条件指明了吗?

4. 每组的测试样品数指明了吗?

5. 如下各种性能测试的测试数据点数目指明了吗?

a.  LLCR,CRRC,阻抗等。

b.  IR、DWV、电容等性能测试的测试位置数。

c.  插拔力测试的测试位置数。

d. 接触中断(contactinterruptions)或低于十亿分之一秒(low-nanosecondevents)实验所需测试的位置数。

e.  用于焊接、产生正压力、形成多孔及具有接触保持力等的样品(端子)数目。

6. 用于测定电阻的电压探针的位置描述了吗及概要的表示出来了吗?

7. 在T-rise测试中,电热偶的位置描述了吗,其中包括电源是供一个端子还是更多的端子的电力应用?

8. 在振动/冲击测试中的固定物被定义清楚了吗?

9. 连接器是以配合的状态还是以非配合的状态暴露在环境中?

10. (对于电力应用及接触电阻类型测试,)电流之大小规定了吗?

11. 对于具有焊接端的连接器,测试板用到了吗?如果用到,则对于需要进行电镀的一定大小的孔径相对应的孔洞形状作规定了吗?相应的测试板也作了规定吗(如测试板的厚度、材料等)?

12. 对于卷曲及IDC末端测试,是否应当在断开(terminated)状态下完成测试?如果是那样的话,对所使用的导体(例如,AWG尺寸,焊接情况(sold),线缆(strsnded),导体镀层,导体长度)进行说明了吗?

13. 对于相应(compliantpin)的端子测试来说,测试板使用到了吗?如果用到的话,对测试板作规定了吗?(板的层数,如果对孔洞作要求的话,还应规定出孔洞的形状、钻孔及需要进行电镀的孔径、厚度、材料等)?

测试报告除了包括测试结果外,还应包括有足够的信息以使质量检验机构能充分理解在各种特定条件或准备状态下如何进行测试。如果测试过程所用的详细数据与既有的工业标准相一致,则这些数据无需再作重复报告(例如,MIL,EIA,IEC)。以下是列出了在测试报告中应当包括哪些信息(内容)︰

1. 测试范围(scope).

2. 所应用的相关文献.

3. 样品配备,其中包括使用到的测试板、清洁(清洗)技术、端子生产过程及材料等

4. 数据归纳总结.

5. 每个测试过程应该照如下内容(信息)分别的加以报告︰

a. 样品尺寸︰样品及测试数据点的数目.

b.(进行测试的)技术员的(姓名).

c.(测试)开始与完成日期.

d.(测试)空间周围的温度与湿度.

e. 所使用的设备,其中包括校准信息.

f. 所使用的测试程序包括在该测试过程中严格等级的概述、测试所进行的时间、进行插接的速度及其它特殊的条件等.

g. 说明内容所参考的文献(包括参考的段落及进行说明的数据).

h. 测试时相关的规定.

i. 测试结果包括可适当的数据窗体.

j. 如果可应用的话,则应对其特殊的草图及图片或特殊的设置及设备进行说明。

对于报告的表格可能被指明采用一定形式的表格也可能自由的选择表格的形式,但其至少应包括以上所列出的那些信息。

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