連接器接觸電阻[1]

1、連接器接觸電阻連接器接觸電阻1引言不論是高頻電連接器，還是低頻電連接器，接觸電阻、絕緣電阻和介質(zhì)耐壓（又稱(chēng)抗電強(qiáng)度）都是保證電連接器能正常可靠地工作的最基本的電氣參數(shù)。通常在電連接器產(chǎn)品技術(shù)條件的質(zhì)量一致性檢驗(yàn)A、B組常規(guī)交收檢驗(yàn)項(xiàng)目中都列有明確的技術(shù)指標(biāo)要求和試驗(yàn)方法。這三個(gè)檢驗(yàn)項(xiàng)目也是用戶(hù)判別電連接器質(zhì)量和可靠性?xún)?yōu)劣的重要依據(jù)。但根據(jù)作者多年來(lái)從事電連接器檢驗(yàn)的實(shí)踐發(fā)現(xiàn)；目前各生產(chǎn)廠之間以及生產(chǎn)廠和使用廠之間，在具體執(zhí)行有關(guān)技術(shù)條件

2、時(shí)尚存在許多不一致和差異，往往由于采用的儀器、測(cè)試工裝、操作方法、樣品處理和環(huán)境條件等因素的不同，直接影響到檢驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性和一致性。為此，作者認(rèn)為：針對(duì)目前這三個(gè)常規(guī)電性能檢驗(yàn)項(xiàng)目在實(shí)際操作中存在的問(wèn)題進(jìn)行一些專(zhuān)題研討，對(duì)提高電連接器檢驗(yàn)可靠性是十分有益的。另外，隨著電子信息技術(shù)的迅猛發(fā)展，新一代的多功能自動(dòng)檢測(cè)儀正在逐步替代原有的單參數(shù)測(cè)試儀。這些新型測(cè)試儀器的應(yīng)用必將大大提高電性能的檢測(cè)速度、效率和準(zhǔn)確可靠性。2.1作用原理在顯微

3、鏡下觀察連接器接觸件的表面，盡管鍍金層十分光滑，則仍能觀察到510微米的凸起部分。會(huì)看到插合的一對(duì)接觸件的接觸，并不是整個(gè)接觸面的接觸，而是散布在接觸面上一些點(diǎn)的接觸。實(shí)際接觸面必然小于理論接觸面。根據(jù)表面光滑程度及接觸壓力大小，兩者差距有的可達(dá)幾千倍。實(shí)際接觸面可分為兩部分；一是真正金屬與金屬直接接觸部分。即金屬間無(wú)過(guò)渡電阻的接觸微點(diǎn)，亦稱(chēng)接觸斑點(diǎn)，它是由接觸壓力或熱作用破壞界面膜后形成的。這部分約占實(shí)際接觸面積的510%。二是通過(guò)接

4、觸界面污染薄膜后相互接觸的部分。因?yàn)槿魏谓饘俣加蟹祷卦趸餇顟B(tài)的傾向。實(shí)際上，在大氣中不存在真正潔凈的金屬表面，即使很潔凈的金屬表面，一旦暴露在大氣中，便會(huì)很快生成幾微米的初期氧化膜層。例如銅只要23分鐘，鎳約30分鐘，鋁僅需23秒鐘，其表面便可形成厚度約2微米的氧化膜層。即使特別穩(wěn)定的貴金屬金，由于它的表面能較高，其表面也會(huì)形成一層有機(jī)氣體吸附膜。此外，大氣中的塵埃等也會(huì)在接觸件表面形成沉積膜。因而，從微觀分析任何接觸面都是一個(gè)污染

5、面。綜上所述，真正接觸電阻應(yīng)由以下幾部分組成；1)集中電阻電流通過(guò)實(shí)際接觸面時(shí)，由于電流線(xiàn)收縮（或稱(chēng)集中）顯示出來(lái)的電阻。將其稱(chēng)為集中電阻或收縮電阻。2)膜層電阻由于接觸表面膜層及其他污染物所構(gòu)成的膜層電阻。從接觸表面狀態(tài)分析；表面污染膜可分為較堅(jiān)實(shí)的薄膜層和較松散的雜質(zhì)污染層。故確切地說(shuō)，也可把膜層電阻稱(chēng)為界面電阻。3)導(dǎo)體電阻實(shí)際測(cè)量電連接器接觸件的接觸電阻時(shí)，都是在接點(diǎn)引出端進(jìn)行的，故實(shí)際測(cè)得的接觸電阻還包含接觸表面以外接觸件和引

6、出導(dǎo)線(xiàn)本身的導(dǎo)體電阻。導(dǎo)體電阻主要取決于金屬材料本身的導(dǎo)電性能，它與周?chē)h(huán)境溫度的關(guān)系可用溫度系數(shù)來(lái)表征。接觸件表面一是由于塵埃、松香、油污等在接點(diǎn)表面機(jī)械附著沉積形成的較松散的表膜，這層表膜由于帶有微粒物質(zhì)極易嵌藏在接觸表面的微觀凹坑處，使接觸面積縮小，接觸電阻增大，且極不穩(wěn)定。二是由于物理吸附及化學(xué)吸附所形成的污染膜，對(duì)金屬表面主要是化學(xué)吸附，它是在物理吸附后伴隨電子遷移而產(chǎn)生的。故對(duì)一些高可靠性要求的產(chǎn)品，如航天用電連接器必須要有

7、潔凈的裝配生產(chǎn)環(huán)境條件，完善的清洗工藝及必要的結(jié)構(gòu)密封措施，使用單位必須要有良好的貯存和使用操作環(huán)境條件。4)使用電壓使用電壓達(dá)到一定閾值，會(huì)使接觸件膜層被擊穿，而使接觸電阻迅速下降。但由于熱效應(yīng)加速了膜層附近區(qū)域的化學(xué)反應(yīng)，對(duì)膜層有一定的修復(fù)作用。于是阻值呈現(xiàn)非線(xiàn)性。在閾值電壓附近，電壓降的微小波動(dòng)會(huì)引起電流可能二十倍或幾十倍范圍內(nèi)變化。使接觸電阻發(fā)生很大變化，不了解這種非線(xiàn)，就會(huì)在測(cè)試和使用接觸件時(shí)產(chǎn)生錯(cuò)誤。5)電流當(dāng)電流超過(guò)一定值

8、時(shí)，接觸件界面微小點(diǎn)處通電后產(chǎn)生的焦耳熱（）作用而使金屬軟化或熔化，會(huì)對(duì)集中電阻產(chǎn)生影響，隨之降低接觸電阻。2.3問(wèn)題研討1)低電平接觸電阻檢驗(yàn)考慮到接觸件膜層在高接觸壓力下會(huì)發(fā)生機(jī)械擊穿或在高電壓、大電流下會(huì)發(fā)生電擊穿。對(duì)某些小體積的連接器設(shè)計(jì)的接觸壓力相當(dāng)小，使用場(chǎng)合僅為mV或mA級(jí)，膜層電阻不易被擊穿，可能影響電信號(hào)的傳輸。故國(guó)軍標(biāo)GJB121791電連接器試驗(yàn)方法中規(guī)定了兩種試驗(yàn)方法。即低電平接觸電阻試驗(yàn)方法和接觸電阻試驗(yàn)方法。

9、其中低電平接觸電阻試驗(yàn)?zāi)康氖窃u(píng)定接觸件在加上不能改變物理的接觸表面或不改變可能存在的不導(dǎo)電氧化簿膜的電壓和電流條件下的接觸電阻特性。所加開(kāi)路試驗(yàn)電壓不超過(guò)20mV，而試驗(yàn)電流應(yīng)限制在100mA，在這一電平下的性能足以滿(mǎn)足以表現(xiàn)在低電平電激勵(lì)下的接觸界面的性能。而接觸電阻試驗(yàn)?zāi)康氖菧y(cè)量通過(guò)規(guī)定電流的一對(duì)插合接觸件兩端或接觸件與測(cè)量規(guī)之間的電阻而此規(guī)定電流要比前者大得多，通常規(guī)定為1A。2)單孔分離力檢驗(yàn)為確保接觸件插合接觸可靠，保持穩(wěn)定的

10、正壓力是關(guān)鍵。正壓力是接觸壓力的一種直接指標(biāo)，明顯影響接觸電阻。但鑒于接觸件插合狀態(tài)的正壓力很難測(cè)量，故一般用測(cè)量插合狀態(tài)的接觸件由靜止變?yōu)檫\(yùn)動(dòng)的單孔分離力來(lái)表征插針與插孔正在接觸。通常電連接器技術(shù)條件規(guī)定的分離力要求是用實(shí)驗(yàn)方法確定的，其理論值可用下式表達(dá)。F=FN?μ式中FN為正壓力，μ為摩擦系數(shù)。由于分離力受正壓力和摩擦系數(shù)兩者制約。故決不能認(rèn)為分離力大，就正壓力大接觸可靠?，F(xiàn)在隨著接觸件制作精度和表面鍍層質(zhì)量的提高，將分離力控制