瞬間斷電是互連電路常見的一種失效模式。其產(chǎn)生原因是動態(tài)接觸電阻的瞬間變化導(dǎo)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(shù)關(guān)鍵環(huán)節(jié)。本文在詳細(xì)闡述動態(tài)接觸電阻和瞬間斷電等物理意義和影響因素的基礎(chǔ)上，重點介紹了用于監(jiān)測瞬間斷電失效現(xiàn)象的新型瞬斷檢測儀的原理、特點和應(yīng)用。并研討該類儀器在實際使用中遇到的一些問題。主題詞動態(tài)接觸電阻瞬間斷電檢測儀1動態(tài)接觸電阻和瞬間斷電1.1動態(tài)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(chǎn)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(dāng)接觸壓力保持不變或其變化幾乎可以忽視時，所對應(yīng)的是“靜態(tài)接觸電阻”。由于運動是絕對的，在實際振動、沖擊、碰撞等動態(tài)應(yīng)用環(huán)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(shù)值、方向及時間的變化而變化，此時的接觸電阻稱為“動態(tài)接觸電阻”。由于這種變化是受外界動態(tài)環(huán)境影響而在極短的時間內(nèi)發(fā)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(dǎo)致增大。甚至致使連接中斷而造成嚴(yán)重后果?！　‘a(chǎn)品可靠性定義為在規(guī)定的條件和規(guī)定的時間內(nèi)，產(chǎn)品完成規(guī)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(xiàn)象。并保證變化的接觸電阻不超過規(guī)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(tài)接觸電阻超過規(guī)定值的現(xiàn)象。過去一些老的技術(shù)條件中籠統(tǒng)地用“無電接觸不良”現(xiàn)象來定義，無法定量地評定電連接器電接觸的可靠性?，F(xiàn)在許多技術(shù)條件對電接觸可靠性的評定，比過去有所進(jìn)步。許多國軍標(biāo)電連接器技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)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(jù)。個別標(biāo)準(zhǔn)還規(guī)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(xiàn)象更加具體，具有更強(qiáng)的可操作性?！　∪绾螜z測在動態(tài)應(yīng)力環(huán)境條件下發(fā)生的瞬間斷電現(xiàn)象？通常是在產(chǎn)品進(jìn)行振動、沖擊、碰撞等動態(tài)應(yīng)力環(huán)境模擬試驗時，對被檢電連接器及其組件（線束）在規(guī)定的時間、規(guī)定的方向，施加規(guī)定的頻率和加速度，配套應(yīng)用瞬斷檢測儀作為監(jiān)測儀器檢查有否超過規(guī)定的瞬間斷電現(xiàn)象。例如在GJB681“射頻同軸連接器總規(guī)范”中規(guī)定；當(dāng)接有電纜的連接器在進(jìn)行高頻振動試驗時，應(yīng)采用一個在100mA電流下能夠檢測出1μS和優(yōu)于1μS，或者所規(guī)定的中斷時間間隔的檢測器來監(jiān)測電氣的連續(xù)性。1.2影響動態(tài)接觸電阻的主要因素　　造成電連接器動態(tài)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(guī)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(fā)生極大的衰減或反射，導(dǎo)致信號失真。故使用操作人員的責(zé)任心尤為重要，應(yīng)盡可能使用定力矩板手進(jìn)行連接?！　〈送猓€應(yīng)消除外在因素的影響，主要是指安裝夾具、試驗和檢測設(shè)備等影響。在進(jìn)行振動、沖擊、碰撞等動態(tài)應(yīng)力環(huán)境試驗時安裝夾具在結(jié)構(gòu)剛度的設(shè)計、材料選用、尺寸加工、安裝調(diào)試時應(yīng)盡可能防止諧振的產(chǎn)生。因為安裝夾具的諧振對試驗結(jié)果影響很大?！　”娚纤觯绊戨娺B接器動態(tài)接觸電阻變化的主要因素為插合狀態(tài)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(shè)計人員在進(jìn)行電連接器產(chǎn)品設(shè)計時，應(yīng)在保證其使用性能的前提下，適當(dāng)增大接觸壓力。但過大的接觸壓力會出現(xiàn)接觸電阻鈍化現(xiàn)象，即使接觸壓力增加很多，接觸電阻也不會明顯減?。幌喾磿斐山佑|件的磨損加劇，使用壽命縮短，并導(dǎo)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(shè)計增加接觸壓力務(wù)必適當(dāng)。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(jié)構(gòu)、尺寸、形狀和重量等許多因素有關(guān)。實踐證明；當(dāng)電連接器諧振頻率較低時，電接觸瞬斷失效現(xiàn)象大多發(fā)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(xiàn)象大多發(fā)生在200HZ以下的高頻段。由于諧振（即共振）嚴(yán)重時會導(dǎo)致電連接器結(jié)構(gòu)破壞，故在設(shè)計電連接器時應(yīng)根據(jù)實際使用情況盡量避免或減小諧振現(xiàn)象的發(fā)生。1.3動態(tài)接觸電阻的檢測　　為準(zhǔn)確檢測動態(tài)應(yīng)力環(huán)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(yīng)在直流電流不超過150mA和測試電壓不超過10V的條件下進(jìn)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?？刹捎脭?shù)字貯存記憶示波器并配以計算機(jī)控制與分析進(jìn)行監(jiān)測。這樣可以將動態(tài)應(yīng)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(guī)定值比較，可準(zhǔn)確判斷該產(chǎn)品在任一時間和頻率段內(nèi)接觸是否可靠合格?！　≡趧討B(tài)應(yīng)力環(huán)境試驗時發(fā)現(xiàn)；電連接器非穩(wěn)定時間達(dá)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(jìn)行電連接器可靠性研究時，用電接觸故障監(jiān)測儀和數(shù)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(fā)現(xiàn)過10～136μS的瞬斷。　　在動態(tài)應(yīng)力環(huán)境條件下對電連接器的接觸電阻變化進(jìn)行監(jiān)測發(fā)現(xiàn)；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(xiàn)，這類失效具有明顯、易發(fā)現(xiàn)，且一旦出現(xiàn)即為致命失效的特點。? 時通時斷　　產(chǎn)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(nèi)均有可能發(fā)生，特別是在振動應(yīng)力環(huán)境條件下，當(dāng)產(chǎn)品垂直安裝時最為嚴(yán)重，一般在頻率為10～200Hz、加速度為15g時最為明顯。? 接觸電阻穩(wěn)定增大　　表現(xiàn)為試驗過程中接觸件的接觸電阻穩(wěn)定增大，但其量值都未超過規(guī)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(fā)生此現(xiàn)象較普遍發(fā)生于不同頻帶。雖對連接器使用性能無明顯影響，但仍應(yīng)盡力消除。? 接觸電阻無規(guī)律增大　　這類失效無變化規(guī)律，示波器顯示的波形雜亂無章，在某一頻帶下突然表現(xiàn)得特別嚴(yán)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(xiàn)一定變化規(guī)律，尤其在高頻段內(nèi)特別明顯。如對小圓形電連接器在進(jìn)行頻率為10～2000、加速度為10g的正弦振動時發(fā)現(xiàn)；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0.05Ω，而在2000Hz時增大了0.18Ω。即在高頻段接觸電阻周期性增大，表現(xiàn)為被檢電連接器的接觸電阻隨正弦振動而產(chǎn)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(fā)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(fā)生于某一瞬間，此時插合狀態(tài)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(guī)定值，甚至造成極短的瞬斷現(xiàn)象。　　在電連接器動態(tài)使用環(huán)境下會出現(xiàn)各種不同的電接觸失效現(xiàn)象，無論出現(xiàn)何種失效現(xiàn)象，都屬于不可靠連接。2新型瞬斷檢測儀的工作原理以日本耐可公司研制的NM-11A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(xiàn)象。它采用了IC(C-PLD)半導(dǎo)體集成電路，儀器使用了以20MHz為基準(zhǔn)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0.05μS，該時間信號源工作非常穩(wěn)定，精確度達(dá)±100ppm。儀器通過內(nèi)部邏輯電路信號處理，進(jìn)行全部回路以20MHz為基準(zhǔn)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(fā)生瞬斷時，用瞬斷判定界限值啟動D-FF，直到瞬斷結(jié)束可計算出以20MHz為基準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)振動、沖擊、碰撞試驗時，通常都規(guī)定不允許出現(xiàn)超過1μS的瞬間斷電現(xiàn)象。若選用該型號儀器監(jiān)測瞬斷時間，若設(shè)定監(jiān)測瞬斷時間為1μS時，內(nèi)部邏輯電路信號處理計數(shù)的恒定振動次數(shù)在20次內(nèi)不報警，超過20次，即報警為瞬間斷電失效?！　∫驗橐?0MHz為基準(zhǔn)的石英晶體每振動一次的時間為0.05μS，因此檢測誤差為0.05μS。該瞬斷儀可檢測的瞬斷時間為0.1～99.9μS，瞬斷時間超過99.9μS，顯示值仍為99.9μS。在此量值范圍上限或下限，其檢測誤差都為0.05μS。由于信號進(jìn)入到輸出要滯后5～20nS，故實際檢測誤差為100nS，即0.1μS?！　x器輸入部分使用了能限流的高速反應(yīng)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(jìn)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(jīng)晶體管過濾的信號，再用IC(C-PLD)對信號進(jìn)行瞬斷時間測定。