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深圳威克德诺电气有限公司
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环境因素对接线端子的影响
作者:Michel Hodak    来源:WECO
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连接器/插头展厅
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主题:可靠性领域包括对多种既定因素的评估和最优化选择,接线端子通常面临多种不同的环境因素,这些环境因素可以理解为既定的条件,具体可细分为温度、湿度、腐蚀、污染、内外部条件和人为因素。还必须定义在这些环境因素中暴露在不断变化情况下的持续时间。
关键词:接线端子,使用环境

在商业决策中,可靠性是非常重要的考虑因素。以一个质量工程师或可靠性工程师的观点看来,可靠性应作如下定义,“在既定条件下,零失效运行的持续表现或最大可能性,”或者“某事物在既定条件下、在特定间隔期内能够正常发挥其应有功能的最大可能性。”

可靠性领域包括对多种既定因素的评估和最优化选择,往往由利益双方确定采用某些标准化的或者即将开创的方法。一些像“降低额定值”、“失效率”等专业术语常常用在可靠性领域中。通常,通过美国质量协会认证的可靠性工程师和质量工程师拥有这方面的专业知识。

接线端子通常面临多种不同的环境因素,例如:在运输和仓储过程中,在制造过程中,在安装、维修和终端客户的使用过程中。这些环境因素可以理解为既定的情况,具体可细分为温度、湿度、腐蚀、污染、内外部条件和人为因素。还必须定义,在这些环境因素中暴露在不断变化情况下的持续时间。

仓储和运输

前两项环境因素,仓储和运输很容易理解。它们影响着各类产品,因此,大多数采购,销售,操作人员和工程师对此都颇有经验。

接线端子的仓储环境各不相同,从可控制的干净、受热或有空调的、潮湿的仓库、办公室或工厂,到不可控制的相应环境。在受热、潮湿或腐蚀情况下会严重影响端子的使用寿命。在这些不可控的环境下,焊接性储藏寿命会因氧化、腐蚀、金属间化合作用的加剧而大大降低;金属器件的表面和功能均会因生锈、铜绿和其他形式的腐蚀而受到影响;作为绝缘材料的塑料也会因柔韧性、强度、形状的退化而受到影响。接线端子储藏期限可长可短,长则数月数年,短则几天、几周,一些需要为客户作长期库存计划,而另一些则下单生产随即出库。通过采用先进先出的库存策略、可追溯日期标签体系、适当的封装方式、防腐蚀方法、改进仓储条件以及恰当的接线端子材料和设计,会提高接线端子的可靠性和延长储藏寿命。

运输环境因素涉及到由于运输车辆和其他机械装置、路面、装卸工具在运作过程中产生的振动和碰撞而引起的问题。而极端的温度常常会化合和加剧振动、碰撞的影响。海运中接线端子常常暴露在盐雾的环境下。运输时间一般可以预见,陆运和空运一般为几天时间,而海运则长达一月或数月之久。接线端子和包装材料要想在运输过程中完好无损,必须防分解、防变形、防腐蚀和耐挤压。通常采取下列措施会提高运输的可靠性,使货物顺利到达目的地:使用信誉良好的承运商,采用适当的封装材料、坚固的内外包装盒、合适的衬料或填充物、必要的防腐措施和恰当的接线端子材料和设计方式。

焊接条件

焊接条件有显著的区别,这取决于接线端子的类型和焊接过程的步骤。适用于波峰焊接、安装在PCB板上的接线端子是典型的穿孔安装型。穿孔的焊针必须准确定位,尺寸合适,均衡放置,并具备良好的可焊性,这样有利于插入和焊接。在整个装配过程中,必须经得起预热区的高温以及通过波峰焊接传导至端子本体的温度。焊剂不得影响端子,必须易于清除,不能有任何残留物。整个装配过程必须可以用水清洗。预热温度常常达到100°C 或更高,波峰温度达到280°C 也并不少见。突如其来的高温常常使端子熔化、扭曲、起泡和变形。装配时间一般分为,几分钟暴露在焊剂中的时间,几分钟的预热期,几秒钟的波峰期,以及几分钟的清洗和干燥期。选择恰当的金属材料、树脂可以提高焊接的可靠性。

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图示1:焊接界面横截面

适用于回流焊、安装在PCB板上的接线端子一般为表面贴装或通孔安装。表面安装的焊针必须正确定位、尺寸合适、与PCB板完全共面或者可以微浮以适应PCB板上的所有锡盘,保证焊接有充分的强度、过程质量和电路的可靠性(无断路,见图示1)。穿孔的焊针必须准确定位,尺寸合适,均衡放置,并具备良好的可焊性,这样有利于插入和焊接。在整个装配过程中必须经得起热处理产生的高温冲击,在焊接中主要采用红外预热和对流预热使热量传导至焊针和锡盘界面以熔化焊锡膏。接下来不必强制要求清洗,但人们一般期望清洗。预热区的温度一般设定为峰值230°C,几分钟后温度更高。同波峰焊接一样,突如其来的高温常常使端子熔化、扭曲、起泡和变形。装配时间一般分为几分钟的预热期,几秒钟的峰值,以及几分钟的清洗和干燥期。当然,选择恰当的金属材料、树脂可以提高焊接的可靠性。

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贯通式端子排、电子模块和陶瓷端子常常都是人工装配,可靠性主要取决于操作过程中的人为因素,如:螺丝起子力度、紧线时的扭矩大小及安装在板子上的螺丝紧固程度。扭矩过大或者不可控的螺丝紧固力度都会严重影响连接性能,有时候表现方式明显,有时候在现场布线时不容易被察觉,当过一段时间,使用数周或数月后方才显现。

终端使用情况

终端使用情况极其重要,因为它对端子的原材料要求、装配配置和接线端子的综合成本起着至关重要的作用。综合成本包括接线端子采购、维修和保养的成本。客户满意度和制造商的信誉也是成本方程式的一部分。

以下因素需要考虑:

1 应用场所,例如内部或外部、热带区或海上区,固定区或移动区(例如:机动车内乘客区或引擎区)

2 温度和潮湿正常范围和极端条件

3 当电路打开或闭合时,使用过程中机壳内温度或靠近热源时的温度;

4 暴露在污染物、粉尘(带导电的或不带导电的)、腐蚀性气体或液体中;

5 暴露在振动、碰撞、穿透、电压尖脉冲、电流过载环境中;

6 降低额定值原则 – 当环境条件变得极端严重,工程师应降低元器件的额定值;

7 人为因素,包括区域布线和扭矩大小、安装和维修过程中的强度和滥用误用;

8 相关的法律法规,有的要求UL(美国保险商实验室)、CSA(加拿大行业标准)或其他认证,这些认证涉及阻燃性能、电气间隙和爬电距离、绝缘电压、冲击耐受电压、电击危险测试和相关标准的表现性能;

9 客户清晰的或不清晰的要求表述

结论

在整个仓储、运输、焊接、装配和终端使用环境中,接线端子的性能表现卓越并非偶然得来,这是精密设计、研发和精细的应用处理不懈努力的结果。在全球化的时代,产品的成本不仅仅包括采购成本,还必须考虑到产品在一系列应用环境中的表现。

终端应用:PCB板, 轨道式,相关设备的面板

原载:国外连接器著名杂志Connector Specifier December, 2002,

链接:http://cs.pennnet.com/Articles/Article_Display.cfm?Section=Articles&Subsection=Display&ARTICLE_ID=164113

作者:MICHEL HODAk, WECO加拿大公司的质量部经理

(WECO Electrical Connectors Inc., E-mail: mhodak@ weco.ca,Web site: www.weco.ca)

译者:韩晋孝, WECO中国, 深圳威克德诺电气有限公司市场部经理

(Email: mickey.han@weco-cn.com,Web site: www.weco-cn.com)

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文章内容仅供参考 (投稿) (12/24/2008)
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