[发明专利]一种具有多孔径的电连接器接触可靠性建模方法

说明书

本发明公开了一种具有多孔径的电连接器接触可靠性建模方法，首先建立接触压力与插针半径之间的关系模型；然后分别计算接触区所有接触斑点的收缩电阻、膜层电阻，并结合接触对自身的体电阻，建立接触电阻与接触压力之间的关系模型；接着，通过对多孔径电连接器的失效退化分析得到接触电阻退化率与温度以及接触压力等因素之间的关系表达式；最后计算多孔径电连接器达到失效阈值的时间，借助试验得到电连接器的失效分布，通过失效分布得到最终所需要建立的多孔径电连接器接触可靠性模型。本发明解决了现有技术没有专门针对多孔径电连接器的寿命评估模型的缺陷。

技术领域

本发明属于电连接器技术领域，具体涉及一种具有多孔径的电连接器接触可靠性建模方法。

背景技术

电连接器是各类电气和电子系统不可缺少的电子元器件，主要用于实现信号的传输和控制以及电气设备之间的电连接，在航空、航天和国防等军民用系统中应用广泛，数量可观，地位重要。据美国航天失效故障率统计，系统中电子元器件发生故障的比例约为40％，其中电连接器的失效比例大约占20％～30％，电连接器已被列为型号系统四种可靠性较差的元件之一。

电连接器的接触对材料为铜基底表面镀金，长期贮存过程中，接触对表面会生成电阻率较大的氧化膜，插孔会发生蠕变，接触对压力减小，具体表现为接触电阻增大和电接触不良等，造成电连接器的接触失效。因此，对电连接器接触可靠性的评估对确保型号系统的可靠性显得尤为重要。

目前，对于电连接器接触可靠性研究所涉及的失效机理分析、统计建模和寿命评估，大多聚焦在接触对孔径尺寸相同的电连接器，对于具有多种接触对孔径尺寸的电连接器，对其进行寿命评估时，因不同尺寸接触对的性能退化趋势并不相同，若忽视其接触对尺寸之间的差异，仍然采用接触对孔径尺寸相同的电连接器的可靠性模型进行评估，难免造成评估结果的不准确。

发明内容

为克服现有技术的上述不足，本发明提出一种具有多孔径的电连接器接触可靠性建模方法，为具有多孔径接触对的电连接器产品的寿命评估提供理论支撑。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

本发明一种具有多孔径的电连接器接触可靠性建模方法，包括如下步骤：

步骤一、建立接触压力与插针半径之间的关系模型，具体如下：

接触对的接触压力表达式为：

其中，E为簧片材料的弹性模量，I_z为簧片横截面关于中性层z的惯性矩，L为簧片长度，f为簧片的收口量，R₂为簧片自由端端面内壁在收口前的曲率半径，R为插针半径。

步骤二、建立接触电阻与接触压力之间的关系模型，具体如下：

将接触件分为n段，结合体电阻、收缩电阻和膜层电阻进行分析，得到接触电阻r的具体表达式：

其中，ρ表示标准温度下接触件的电阻率(Ω·m)，α₁为电阻温度系数，Δt表示环境温度与标准温度之差，L_o表示第o段的长度，S_o表示第o段的横截面积，为表面粗糙度影响校准系数，R₃为簧片自由端内壁处的圆角半径，E₁、E₂分别为插针、插孔材料的弹性模量，E₁＝E，v₁、v₂分别为插针、插孔材料的泊松比，为簧片与插针接触区的孔隙平均面积，t为时间，k₁、q为常数，H表示插针和插孔中硬度较小的材料的硬度，N为插孔的簧片数量。

k₂为温度应力下的反应常数，表示为：