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摘要 瞬間斷電是互連電路常見的一種失效模式。其產生原因是動態接觸電阻的瞬間變化導致傳輸信號或能量的瞬間中斷。它是影響電連接器接觸可靠性的技術關鍵環節。本文在詳細闡述動態接觸電阻和瞬間斷電等物理意義和影響因素的基礎上，重點介紹了用于監測瞬間斷電失效現象的瞬斷檢測儀的原理、特點和應用。并研討該類儀器在實際使用中遇到的一些問題。

1 動態接觸電阻和瞬間斷電

1.1 動態接觸電阻

　　電連接器的接觸件接觸形式有點接觸、線接觸和面接觸三種形式。不論何種接觸形式都將在接觸部位產生電阻。在所有影響接觸電阻的因素中，接觸壓力是影響接觸電阻大小的主要因素。當接觸壓力保持不變或其變化幾乎可以忽視時，所對應的是“靜態接觸電阻”。由于運動是絕對的，在實際振動、沖擊、碰撞等動態應用環境將影響接觸部位的接觸壓力，接觸電阻必將隨接觸壓力數值、方向及時間的變化而變化，此時的接觸電阻稱為“動態接觸電阻”。由于這種變化是受外界動態環境影響而在極短的時間內發生的，電連接器接觸件的接觸電阻有可能受到擠壓而減小，也可能受到牽引而導致增大。甚至致使連接中斷而造成嚴重后果。

　　產品可靠性定義為在規定的條件和規定的時間內，產品完成規定功能的概率。電連接器要可靠工作，必須保證插合的陰、陽接觸件之間接觸可靠，無斷開現象。并保證變化的接觸電阻不超過規定值。然后在實際使用過程中，無論何種類型電連接器，都或多或少存在著接觸不良和動態接觸電阻超過規定值的現象。過去一些老的技術條件中籠統地用“無電接觸不良”現象來定義，無法定量地評定電連接器電接觸的可靠性。現在許多技術條件對電接觸可靠性的評定，比過去有所進步。許多國軍標電連接器技術標準中將瞬間斷電是否大于 1 微秒，作為電接觸瞬斷的判斷依據。個別標準還規定了在此過程中，接觸電阻的增值不能大于某一量值。通過這樣量化，使得這一短暫存在的現象更加具體，具有更強的可操作性。

　　如何檢測在動態應力環境條件下發生的瞬間斷電現象？通常是在產品進行振動、沖擊、碰撞等動態應力環境模擬試驗時，對被檢電連接器及其組件（線束）在規定的時間、規定的方向，施加規定的頻率和加速度，配套應用瞬斷檢測儀作為監測儀器檢查有否超過規定的瞬間斷電現象。例如在 GJB681 “射頻同軸連接器總規范”中規定；當接有電纜的連接器在進行高頻振動試驗時，應采用一個在 100mA 電流下能夠檢測出 1 μ S 和優于 1 μ S ，或者所規定的中斷時間間隔的檢測器來監測電氣的連續性。

1.2 影響動態接觸電阻的主要因素

　　造成電連接器動態接觸電阻變化的原因很多，首先要排除人為因素的影響；例如操作人員在采用焊接、壓接等端接工藝時造成虛焊或虛壓，裝配時不規范操作引起的不可靠連接，特別是射頻連接器的連接用力過重或過輕，甚至極小的一點偏心或空氣間隙，都會使傳輸信號發生極大的衰減或反射，導致信號失真。故使用操作人員的責任心尤為重要，應盡可能使用定力矩板手進行連接。

　　此外，還應消除外在因素的影響，主要是指安裝夾具、試驗和檢測設備等影響。在進行振動、沖擊、碰撞等動態應力環境試驗時安裝夾具在結構剛度的設計、材料選用、尺寸加工、安裝調試時應盡可能防止諧振的產生。因為安裝夾具的諧振對試驗結果影響很大。

　　眾上所述，影響電連接器動態接觸電阻變化的主要因素為插合狀態的陰、陽接觸件間的接觸壓力過小和諧振兩方面。前者要求設計人員在進行電連接器產品設計時，應在保證其使用性能的前提下，適當增大接觸壓力。但過大的接觸壓力會出現接觸電阻鈍化現象，即使接觸壓力增加很多，接觸電阻也不會明顯減小；相反會造成接觸件的磨損加劇，使用壽命縮短，并導致電連接器使用時總分離力過大，插合后分離非常困難等諸多問題。故設計增加接觸壓力務必適當。后者是由于電連接器及其接觸件都有各自不同的諧振頻率。這種諧振與電連接器所選用的材料、結構、尺寸、形狀和重量等許多因素有關。實踐證明；當電連接器諧振頻率較低時，電接觸瞬斷失效現象大多發生在 80HZ 以下的低頻段。而電連接器諧振頻率較高時，電接觸瞬斷失效現象大多發生在 200HZ 以下的高頻段。由于諧振（即共振）嚴重時會導致電連接器結構破壞，故在設計電連接器時應根據實際使用情況盡量避免或減小諧振現象的發生。

1.3 動態接觸電阻的檢測

　　為準確檢測動態應力環境下電接觸的瞬斷時間和接觸電阻的變化，必須防止接觸表面的氧化膜和絕緣薄膜被檢測回路中的大電流或高電壓擊穿。故檢測瞬間斷電時間應在直流電流不超過 150mA 和測試電壓不超過 10V 的條件下進行。檢測接觸電阻變化時，一般要求通過的直流電流不大于 50mA ，測試回路的電壓不超過 20mV 。可采用數字貯存記憶示波器并配以計算機控制與分析進行監測。這樣可以將動態應力條件下電連接器的接觸電阻隨時間變化的整個過程的波形顯示和記錄下來，通過與規定值比較，可準確判斷該產品在任一時間和頻率段內接觸是否可靠合格。

　　在動態應力環境試驗時發現；電連接器非穩定時間達毫秒甚至微秒級的接觸電阻瞬變或間斷不但存在，而且可以檢測。例如某廠在進行電連接器可靠性研究時，用電接觸故障監測儀和數字貯存記憶示波器對 P 型連接器作振動試驗（加速度為 15g 、振動頻率為 70Hz ）時，檢測發現過 10 ～ 136 μ S 的瞬斷。

　　在動態應力環境條件下對電連接器的接觸電阻變化進行監測發現；有各種不同的瞬間斷電失效模式；

•  明顯斷路

　　由于插孔松弛、彈簧片斷裂造成接觸件的接觸壓力驟降，通常在頻率小于 70Hz 、加速度低于 6g 的低頻段出現，這類失效具有明顯、易發現，且一旦出現即為致命失效的特點。

•  時通時斷

　　產生原因除與明顯斷路相似外，還可能由于虛焊、虛壓等引起，這類失效在整個頻帶內均有可能發生，特別是在振動應力環境條件下，當產品垂直安裝時最為嚴重，一般在頻率為 10 ～ 200Hz 、加速度為 15g 時最為明顯。

•  接觸電阻穩定增大

　　表現為試驗過程中接觸件的接觸電阻穩定增大，但其量值都未超過規定值，示波器顯示的波形仍接近于基波，但不如原來光滑而稍帶毛刺。發生此現象較普遍發生于不同頻帶。雖對連接器使用性能無明顯影響，但仍應盡力消除。

•  接觸電阻無規律增大

　　這類失效無變化規律，示波器顯示的波形雜亂無章，在某一頻帶下突然表現得特別嚴重。這類失效停留時間長，容易被檢測出和排除。

•  接觸電阻周期變化

　　這類失效呈現一定變化規律，尤其在高頻段內特別明顯。如對小圓形電連接器在進行頻率為 10 ～ 2000 、加速度為 10g 的正弦振動時發現；頻率越高，接觸電阻增大越多。電連接器串接的總電阻均值在 500Hz 時增大了 0.05 Ω，而在 20 00Hz 時增大了 0.18 Ω。即在高頻段接觸電阻周期性增大，表現為被檢電連接器的接觸電阻隨正弦振動而產生周期性變化。

6) 接觸電阻瞬間變化

　　接觸電阻瞬間變化大多發生在電連接器承受沖擊、碰撞試驗過程中，由于沖擊、碰撞作用發生于某一瞬間，此時插合狀態接觸件之間的接觸壓力突然減小，會使接觸件之間的接觸電阻瞬間增大，且這種變化極有可能超過規定值，甚至造成極短的瞬斷現象。

　　在電連接器動態使用環境下會出現各種不同的電接觸失效現象，無論出現何種失效現象，都屬于不可靠連接。

2 新型瞬斷檢測儀的工作原理

以瞬斷檢測儀為例說明；

　　該儀器可高速、精確地測定電連接回路中的瞬間斷電現象。它采用了 IC(C-PLD) 半導體集成電路，儀器使用了以 20MHz 為基準的石英晶體作為恒定振動時間信號源 ( 振鐘 ) 。該石英晶體每秒恒定振動 2 千萬次，換算成每振動一次的時間為 0.05 μ S ，該時間信號源工作非常穩定，精確度達± 100ppm 。儀器通過 內部邏輯電路 信號處理，進行全部回路以 20MHz 為基準的時間運算，判斷分辨出瞬斷時間和時間顯示、指示燈的閃爍時間等。發生瞬斷時，用瞬斷判定界限值啟動 D-FF ，直到瞬斷結束可計算出以 20MHz 為基準的時間有多少，并顯示在 7 段顯示屏上。

　　目前許多電連接器軍用標準振動、沖擊、碰撞試驗時，通常都規定不允許出現超過 1 μ S 的瞬間斷電現象。若選用該型號儀器監測瞬斷時間，若設定監測瞬斷時間為 1 μ S 時， 內部邏輯電路 信號處理計數的恒定振動次數在 20 次內不報警，超過 20 次，即報警為瞬間斷電失效。

　　因為 以 20MHz 為基準的石英晶體每振動一次的時間為 0.05 μ S ，因此檢測誤差為 0.05 μ S 。該瞬斷儀可檢測的瞬斷時間為 0.1 ～ 99.9 μ S ，瞬斷時間超過 99.9 μ S ，顯示值仍為 99.9 μ S 。在此量值范圍上限或下限，其檢測誤差都為 0.05 μ S 。由于信號進入到輸出要滯后 5 ～ 20nS ，故實際檢測誤差為 100nS ，即 0.1 μ S 。

　　儀器輸入部分使用了能限流的高速反應的晶體管，它起到輸入緩沖器的作用，可過濾掉輸入的不必要信號和噪聲。圖 1 為進入晶體管基極的輸入信號和由晶體管集電極輸出信號圖形對比。經晶體管過濾的信號，再用 IC(C-PLD) 對信號進行瞬斷時間測定。