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1、第1期机电元件Vol．34No．12014年2月ELECTROMECHANICALCOMPONENTSFeb．2014试验与检测环境温湿度对航天电连接器可靠性的影响马杰,姚静波,辛朝军(装备学院航天装备系,北京101416)摘要:文章介绍了环境因素对电子产品可靠性的影响和电连接器的失效模式,并对环境温湿度引起电连接器失效的原因进行了分析。在环境温湿度应力作用下,电连接器主要会发生接触失效和绝缘失效。关键词:航天电连接器;温湿度;可靠性Doi:10.3969/j.issn.1000-6133.2014.01.007中图分类号:TG172文献标识码:A文章编号:1000-6133(2014
2、)01-0028-03TheEffectofTemperatureandHumidityonReliabilityofElectricalAerospaceConnectorMAJie,YAOJing-bo,XINChao-jun(DepartmentofSpaceEquipment,TheAcademyofEquipment,Beijing101416China)Abstract:Thepaperintroducestheaffectofelectronicproductswhichcausedbytheenvironmentalfactor,andthefailuremodeofa
3、erospaceelectricalconnector,andanalyzedthefailurewhichcausedbytemperatureandhu-midity.Underthetemperatureandhumiditystresses,theaerospaceelectricalconnectormainlyoccurcontactfail-ureandinsulationfailure.Keywords:aerospaceelectricalconnector,temperatureandhumidity,reliability1引言航天电连接器作为一种机电元件,用于实
4、现电子与电气设备的电连接,具有高可靠、长寿命的特点,在航天领域被大量使用,主要用于实现电信号的传输和控制以及电子与电气设备之间的电连接,而环境因素会对电连接器的可靠性造成影响。美国Hughes航空公司的研究资料非常明确地表示了图1产品失效与环境应力关系图电子产品失效与各种环境应力的关系,如下图1所示。收稿日期:2014-01-02第1期马杰等:环境温湿度对航天电连接器可靠性的影响29从图1可以看出,环境温湿度对电气产品的可表2电连接器失效模式百分比靠性有重要影响,温湿度造成电子产品的失效占到序号失效模式百分比了电子产品失效总数的58%。因此,环境温湿度对1接触失效45.1%2绝缘失效2
5、2.3%电连接器可靠性的影响也不能忽视,航天电连接器3机械连接失效19.8%的可靠性关系到航天任务的成败,在航天系统中起4其它失效12.8%着非常重要的作用。从表中可以看出接触失效和绝缘失效占比最2电连接器的失效模式分析大,总共占到了电连接器失效的67.4%。而环境温湿度是造成电连接器接触失效和绝缘失效的主要航天电连接器在航天任务中起着非常重要的环境因素。作用,经过实践总结,引起航天电连接器失效的常见现象有:多余物、接触不良、绝缘不良、弹性零件3环境温度对电连接器可靠性的影响断裂、漏气、误插拔、装配失误等,造成这些现象产[1]由于电连接器的接触件的材料一般为金属铜,生的原因如表1所示。
6、而铜的物理化学性质比较活泼,在环境温度应力的表1电连接器失效现象及原因作用下,铜会发生氧化反应,在接触件表面生成氧失效序号原因化膜层。经过对电连接器接触件表面氧化膜层的现象[3]测试,其成分主要是氧化亚铜,其反应方程式为:电连接器选材不当,结构设计不合理4Cu+O➝2CuO接触件表面镀层起泡、掉皮221多余物其主要过程是:由于空气中的氧气被吸附在电加工精度低、尺寸一致性差,造成外壳有加工毛刺或多余的金属切削残留物连接器接触件表面,并被分解为氧原子,而氧原子与接触件的金属铜原子发生化学反应,生成一层氧接触收缩电阻增大2不良膜层电阻增大化膜层。随着氧化膜层的生长,氧化膜层不断加绝缘电阻低厚
7、,由于生成的氧化膜层导电性能差,使电连接器3绝缘绝缘体漏电的接触电阻增大,最终导致电连接器的接触失效。不良绝缘体电击穿电连接器的绝缘体是由高分子聚合物等材料弹性零材料性能差制成,在温度应力的作用下,高分子材料内部分子4件断裂热处理不当的运动会加快,其分子链上会产生空位,空气中的气密性差,封线体和界面封严体做工有害气体等介质就会渗透到、扩散到材料内部,并5漏气不精且在环境温度的影响下,材料会发生热降解和交联产品设计不合理,没有设计相应的对反应,材
