电连接器的连接工艺

李兵

泰州市航宇电器有限公司，江苏泰州， 225300

摘要：线缆组装件是系统之间、单元之间相互联系的纽带，线缆组件的质量是系统可靠、安全工作的基础。在生产过程中往往忽略其连接工艺，本文主要对比论述了我司电连接器常用的焊接和压接两种连接方式的工艺特点及失效模式，为电缆组件设计和生产人员提供一定的实操及理论指导。

主题词：连接器 线缆组件 焊接工艺 压接工艺 失效模式

一、引言

随着电子行业的高速发展，越来越多的设计系统为便于组装、维修和更换，通常选择连接器与导线互联而组成的电缆组装件^[1]。任一连接器的任一接触件接触不良都会直接影响整机和系统的可靠性，严重时将出现等级事故^[2]。如何保证电连接器连接的可靠性就成了需要重点关注的问题。无论是圆形还是矩形连接器、高频还是低频连接器等等^[3]，在连接上主要应用到了两大工艺：焊接工艺和压接工艺。本文主要对比论述了这两大工艺的工艺特点和失效模式等，为电缆组件设计、生产提供一定的实操及理论指导。

二、焊接工艺

手工焊接是将熔融的焊料、被焊金属加热到一定温度，熔融焊料与被焊金属形成金属间合金层的一种过程。

（一）接触件与导线匹配选择

导线选型时要注意，导线的线径与接触件焊杯内径应相匹配。当导线线径过大或过小时，国军标禁止采用导线迂回插进或用导线填满间隙的方法处理。设计选型时，适配导线截面积S与连接器焊杯内径d应满足如下经验公式：

公式（1）

（二）焊接的工艺控制

焊点的形成包括润湿过程、扩散过程和合金层生成过程，焊接质量主要受形成的合金层质量的影响，焊点结构上必须具有一层比较严格的合金层，否则将出现虚焊、假焊现象^[4]。

1.焊接温度及时间控制

焊接温度过高会使焊料表面失去特有的金属光泽，靠近合金层的焊料层成分发生变化会使焊料失去结合作用，从而使焊点丧失机械、电气性能^[5-7]。焊接温度一般由焊接过程中所用到的焊料温度而定，焊接温度表达式：

焊接温度=焊料熔点+（100~140） 公式（2）

大多数情况下延长加热时间对电子产品装配都是有害的，焊点结合层由于长时间加热而超过合适的厚度引起焊点性能劣化，因此在保证焊料润湿焊件的前提下时间越短越好。

3.必要的焊件表面处理

一般情况下遇到的焊件往往都需要进行表面清理工作，去除焊接面上的锈迹，油污，灰尘等影响焊接质量的杂质。

4.必要的搪锡、去金处理

搪锡是在待焊工件表面预先用焊锡润湿，以降低焊接难度。对镀金件要进行去金处理。镀金层厚度不同，去金次数也有区别，通常是以2.5μm为标准，超过2.5μm需要进行两次去金。

5.绝缘间隙及焊点保护

焊点焊料与导线的绝缘层应有一定的间隙，绝缘层可紧靠焊料，但不能嵌入焊料，绝缘层不能熔融、烧焦或缩小直径。焊点冷却后需要用热缩管进行焊点保护。

（三）失效模式分析

焊接时有效接触面积小，可焊性差，断裂失效，多余物残留等均会导致焊点导通不良^[9]，具体产生不良的原因分析如下：

1.有效接触面积小原因分析

1） 剥头长度短、绝缘皮残留、芯线有断丝等导致的剥线不合格；

2）镀层损伤脱落、表面无镀层等镀层不良；

3）焊料填充过少、焊锡未浸润等焊点湿润不良。

2.可焊性差原因分析

1）芯线、接触件受污染发生氧化；

2）材料可焊性、未搪锡去金导致的材料可焊性差。

3.断裂失效原因分析

1）导线拉扯受力、焊点应力集中导致焊点受力断裂；

2）焊点过热损伤、焊点裂纹、焊接芯线受损等导致焊点损伤断裂。

4.多余物残留原因分析

助焊剂残留、清洗剂残留、胶液残留等导致焊接导通不良。

三、压接工艺

压接技术是一种连接技术，是一种分子焊（又叫冷焊），是指使用压接工具，对金属表面施加一定的压力，使接合部分产生恰当的塑性变形。

（一）接触件与导线匹配选择

用于压接的导线应为多股绞合线，单股线经试验证明符合GJB5020标准规定后可用于模压式压接的闭式裸压线筒，导线线芯材料的硬度应与压线筒材料硬度相近，接触件压接分为坑压式压接、模压式压接两种。压接时导线截面积与压接筒截面积之比应在68%~72%之间。

（二）压接的工艺控制

1.绝缘间隙

压接时，要保证绝缘间隙符合表1要求，绝缘间隙过大有孔位间短路的风险，压痕若压在导线绝缘层上会会导致该点位不通的情况。

表1绝缘间隙与导线截面积对照表

2.压痕位置

压痕位置要合适，接触件无开裂，镀层不能有损伤，带线空点的芯线残留不大于绝缘间隙。若接触件有观察孔，从观察孔可观察到导线线芯。

3.耐拉力数值和压接电阻检查

压接连接最关键、最重要的关注点是压合点的牢固性、压接电阻的低阻性和稳定性，需要进行耐拉力、压接电阻检查。导线拉断瞬间拉压试验机显示值不得低于表3示数值，如果实际使用的导线规格与表3不符，则认为两种规格导线之间的线径与最小耐拉力成正比^[10]。

表3 导线规格型号与最小耐拉力、压接电阻对应关系表

4.压接截面金相检查

压接金相显微镜镜检合格要求压接部位截面内不应有杂质，压接筒的变形应均匀，所有空隙所占截面积应小于导线所占空间总面积的3%，所有导线的圆形截面均已发生形变。

（三）失效模式分析

压接通过压接工具对金属表面施加一定的压力，使结合部分产生恰当的塑性变形，压接处可能出现导通电阻异常、抗拉强度低，断裂等问题^[11]，具体产生不良的原因分析如下：

1.导通异常原因分析

1）筒内壁电镀不良有氧化层，压痕处有多余物堆积；

2）芯线表面氧化，手汗腐蚀线芯表面镀层；

3）筒与线芯的材料差异大，压接的保压时间短。

2.抗拉强度低原因分析

1）压接时芯线部位压痕不足、过深；

2） 导线剥线长度短，深入接触件压接筒长度不足或压接位置偏。

3.断裂原因分析

芯线部位压痕过深，过压导致芯线发生断裂。

四、结论

1）焊接工艺控制五大要点：焊接温度、焊接时间、必要的表面处理、必要的搪锡去金处理、绝缘间隙及焊点保护；

2）压接工艺控制五大要点：绝缘间隙、压痕位置、耐拉力破坏形式检查、耐拉力数值和压接电阻检查、压接截面金相检查；

3）产品出现的焊接及压接导通、断路等不良多数由于产品制作过程中的细节导致，操作过程中需需严格对标作业程序与相应标准。

参考文献

[1] 低频电缆组装件质量可靠性研究[J]. 钱韵.2017,8. 机电元件.

[2] 插针线缆压接工艺技术[J]. 年晓玲. 2009,6. 电子质量.

[3] 连接器技术教程[M]. 赵仕彬. 2012,5. 贵州航天电器股份有限公司.

[4] 手工焊接电路板的方法与技巧研究[J]. 崔爱玲. 2014.7. 机械工程与自动化.

[5] 电连接器接点焊接工艺研究[J]. 封锡凯,常艳,李建华. 2007,12. 火箭推进.

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