车载连接器可靠性验证及失效分析.pdf

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1、汽车连接器可靠性验证和失效分析华碧实验室 陈娟芝12-7，2023提 升 中 国 制 造 的 质 量 水 平！提 升 中 国 制 造 的 质 量 水 平！4汽车连接器可靠性要求123汽车连接器可靠性测试方案汽车连接器可靠性验证及失效测试能力简介目录提 升 中 国 制 造 的 质 量 水 平！汽车连接器可靠性要求规定的时间区间：15年甚至更长 20万英里或30万公里规定的条件：机械环境-振动，冲击，微动等 温湿度环境-高温低温，温度变化，腐蚀环境-湿度，盐雾，腐蚀类气体规定功能：机械性能-插拔力，插拔寿命 电性能-低频低速类连接器：接触电阻；高频高速类：信号完整性;绝缘电阻等 产品在规定的条件和

2、规定的时间区间内完成其规定功能的能力目标：长期保持稳定的接触电阻和温升，信号无失真能量无损失什么是可靠性车载连接器可靠性要求提 升 中 国 制 造 的 质 量 水 平！接触点基体材料:l 材料特性:硬度,粗糙度,导电率l 为防止插针弯曲损伤，一般选用机械强度较高的材料，而插孔选用高弹性材料防止塑性变形和应力松弛 接触点电镀材料:l 特性-低电阻率，耐磨性，耐腐蚀，微孔率等;l 材料常用的表面电镀层：金和其合金 银及其合金 锡及其合金可靠的设计合理材料的选择工艺控制高可靠性汽车连接器可靠性要求合理的材料选择：提 升 中 国 制 造 的 质 量 水 平！汽车连接器可靠性测试方案A.欧系代表车厂-奔

3、驰、宝马、奥迪、大众、戴姆勒、保时捷，欧系车厂大多集中在德国；欧洲主要标准：LV214、LV215、IEC 60512、ISO 8092-2、ISO 20860、ISO 6722、IEC 62196、ISO 60352-5、IEC 60352-2、ISO 14572、ISO 19642等；B.美系代表车厂-福特、通用、克莱斯勒；美国主要标准：EIA 364、GMW3191、SAEUSCAR-2、SAE/USCAR-37、SAE/J1742、SAE/USCAR-21、SAE/USCAR-17、UL2251 等；C.日系代表车厂-马自达、丰田、本田、日产；日本主要标准：JASO D616，HES-

4、D-3217、JEVS G105/CHAdeMO3.0；D.法系代表车厂-标致、雪铁龙、雷诺、布加迪；法系主要标准：PSA B21 7050；三个主要系列：汽车连接器测试标准提 升 中 国 制 造 的 质 量 水 平！汽车连接器可靠性测试方案端子的插入力和拔出力端子对护套的插入力、止推力、保持力端子正向力/法向力连接器的接合力、分离力CPA、TPA的插入力和拔出力各种辅助结构机械强度01机械测试温升测试载流能力电流循环降额曲线介电强度绝缘电阻接触电阻电压降信号完整性02电学测试03环境测试振动/冲击跌落/三综合防尘防水/气密性微动腐蚀高温/低温温度循环湿热循环冷热冲击中性盐雾/交变盐雾混合流动

5、气体耐化学溶液主要检测项目明细提 升 中 国 制 造 的 质 量 水 平！汽车连接器可靠性测试方案1.额定电流2.欠压（低负载）电阻3.电压降4.电流循环1008h5.绝缘电阻6.介电强度机械测试电学测试环境测试机械测试电学测试环境测试环境测试明确产品的应用环境和条件决定试验条件和等级提 升 中 国 制 造 的 质 量 水 平！汽车连接器可靠性测试方案机械测试环境测试逻辑和相互关联的顺序试验，关注复合环境应力的作用提 升 中 国 制 造 的 质 量 水 平！汽车连接器可靠性测试方案 功能失效：l 该通不通，该断不断l 瞬断 参数退化l 接触电阻升高，温升变大l 信号失真l 绝缘性能下降 连接器

6、的主要失效模型提 升 中 国 制 造 的 质 量 水 平！汽车连接器可靠性验证及失效l 热老化 温度升高会使蠕变量增加导致应力松弛，弹性衰减，尺寸变化等现象导致产品失效环境应力对触点材料、镀层的影响提 升 中 国 制 造 的 质 量 水 平！汽车连接器可靠性验证及失效l 湿度和腐蚀气体 绝缘劣化 加电环境产生电化学迁移现场，锡须等 镀层表面微孔腐蚀等环境应力对触点材料、镀层的影响提 升 中 国 制 造 的 质 量 水 平！汽车连接器可靠性验证及失效一个月二个月三个月四个月 失效现象：发动机舱使用的连接器出现了气体腐蚀，造成了电接触失效 失效机理：发动机舱内较强的振动条件结合整车外界的复杂气体环

7、境，包括SO2，Cl2等，对连接器端子造成腐蚀。失效案例提 升 中 国 制 造 的 质 量 水 平！汽车连接器可靠性验证及失效 失效现象：镀锡端子表面生长出了锡须，导致了相邻端子的电气短路 失效机理：未设计镍底的纯锡镀层，表面应力作用下发生锡须生长失效案例提 升 中 国 制 造 的 质 量 水 平！瞬断磨损腐蚀应力松弛疲劳试验选择：干扰源类型，振动强度试验过程中监控瞬断，电压降，或者温升情况汽车连接器可靠性验证及失效振动对连接器的影响提 升 中 国 制 造 的 质 量 水 平！汽车连接器可靠性验证及失效非贵金属电镀端子的主要失效机理 微动腐蚀提 升 中 国 制 造 的 质 量 水 平！汽车连接

8、器可靠性验证及失效不同接触材料的微动特性提 升 中 国 制 造 的 质 量 水 平！失效现象：振动过程中通流温升变大后产品烧蚀 失效机理：产品电阻变大导致温度上升1.公母端子配合正向力设计不合理；2.端子应力松弛疲劳；3.公母端子配合尺寸问题4.端子安装方式应力松弛汽车连接器可靠性验证及失效失效案例提 升 中 国 制 造 的 质 量 水 平！失效现象：由于接触界面微动磨损，导致触点接触电阻显著增大，电接触失效 失效机理：连接器接触界面微动磨损的原因主要有1.公母端子配合正向力设计不合理；2.弹性端子应力松弛；3.公母端子配合尺寸问题4.镀层材料选择及厚度5.端子安装方式没有弹性保护来避免应力松

9、弛汽车连接器可靠性验证及失效失效案例提 升 中 国 制 造 的 质 量 水 平！在连接器处于连接状态时，公端子与母端子接触点相互作用，垂直于接触面的力，即是连接器的正向力。Fn：正向力汽车连接器可靠性验证及失效连接器端子正向力：提 升 中 国 制 造 的 质 量 水 平！为了保证电接触稳定性，不同电接触界面的特性/性质对正向力的要求不一样-贵重金属镀层与非贵重金属镀层的作用原理不一样。l 贵重金属(金，钯，铑，钌，铂)不易被氧化，被腐蚀，所需正向力较小；l 非贵重金属(锡，镍，银，铜)易被氧化，被腐蚀，所需正向力较大。汽车连接器可靠性验证及失效提 升 中 国 制 造 的 质 量 水 平！汽车连

10、接器可靠性验证及失效 正向力失效包括：1）正向力过大；2）正向力过小。正向力过大l 影响连接器插入操作的手感和插拔寿命以及抗振动耐久性。l 可能导致弹性零件发生塑性变形，弹性无法恢复，最终导致接触失效。正向力过小l 正向力过小，直接影响连接器触点接触的可靠性，出现以下危害：A：接触电阻增大，载流温升升高或者信号传输距离缩短。B：处于似接触非接触状态，产生飞弧，烧坏接触表面。C：对仅依赖正向力的夹持保持连接器头座连接，正向力过小则可能导致头座自动分离。D：正向力偏小，在使用中往往不容易主动发现，因此产生连接器质量问题的可能性更大。正向力失效的危害提 升 中 国 制 造 的 质 量 水 平！汽车连

11、接器可靠性验证及失效EIA-364额定电流测试，达到了产品寿命终止时的额定电流组1是针对镀锡产品，组2是针对镀金，银，钯等产品组3 电流循环是综合热老化温度循环和带电工作的综合测试额定电流测试提 升 中 国 制 造 的 质 量 水 平！温升曲线降额曲线随着新能源车电流的加大，和轻量化铝线的应用，对线束、连接器，线缆busbar的温升管控要求均为挑战。汽车连接器可靠性验证及失效载流容量/温升/降额提 升 中 国 制 造 的 质 量 水 平！汽车连接器可靠性验证及失效特性阻抗插入损耗回波损耗随着时钟频率的日益提高，信号完整性要求越来越高，高速产品中互连线与数字信号的电压电流波形相互作用时对产品电气

12、性能参数的影响变得重要。近端串扰远端串扰驻波比高速高频连接器测试项目-信号完整性提 升 中 国 制 造 的 质 量 水 平！试验标准：IEC 62153-4-6 GB/T 31723.406MBN LV215/VW80332ISO 20076：2019屏蔽效能是衡量高压连接系统同轴电缆及连接器的抗干扰能力和抗泄漏能力的重要参数。衡量屏蔽效能的主要技术指标有两个：转移阻抗和屏蔽衰减。屏蔽衰减直接反映电缆的屏蔽性能，而转移阻抗间接反映电缆的屏蔽性能。汽车连接器可靠性验证及失效高压连接器测试项目-屏蔽性能提 升 中 国 制 造 的 质 量 水 平！失效现象：模组各个部分的阻抗不匹配 失效机理：1）尺

13、寸公差2）焊点性能2）内外导体同心度3）导体开槽结构因素4)绝缘层相对介电常数5）机械固定结构引起尺寸变化汽车连接器可靠性验证及失效失效案例提 升 中 国 制 造 的 质 量 水 平！测试能力简介电性能测试项目n温升测试n载流能力n电流循环n降额曲线n介电强度n绝缘电阻n低电平接触电阻n电压降低压连接器温升房高压连接器温升房瞬断仪热成像仪专用温升测试房4间；各种规格交直流电源，最达电流达到2000A，电压达到1000V，满足新能源大电流温升测试的需求；各种监控及数据采集设备：瞬断仪，数据采集仪，红外测温仪；数据采集仪提 升 中 国 制 造 的 质 量 水 平！测试能力简介力学性能测试n端子至端

14、子的插入力和拔出力n端子对护套的插入力、止推力、保持力n端子正压力/正向力/法向力n连接器的接合力、分离力nCPA、TPA的插入力和拔出力n各种辅助结构机械强度正向力及接触电阻测试系统连接器全自动插拔力试验机万能材料试验机覆盖mN级到KN级的多台力学测试设备，满足端子正向力到充电枪插拔力的各种力学性能验证。提 升 中 国 制 造 的 质 量 水 平！机械可靠性测试n插拔循环n连接器对插到位声响n自由跌落n滚筒跌落n金属箍保持力（高压连接器）n密封圈保持力插拔循环测试机滚筒跌落试验机密封圈保持力测试能力简介提 升 中 国 制 造 的 质 量 水 平！机械可靠性测试n振动/机械冲击/三综合n微动腐

15、蚀机械冲击微动磨损测试仪8吨三综合试验机自主开发获得专利认可的微动磨损测试仪；各种量级的振动冲击类测试设备，满足不同量级机械可靠性测试需求；测试能力简介提 升 中 国 制 造 的 质 量 水 平！环境应力测试n高温/低温n温度循环n湿热循环n冷热冲击n快速温变n中性盐雾/交变盐雾n混合流动气体n氨水熏蒸n耐化学溶液温湿度试验箱交变盐雾试验箱冷热冲击试验箱测试能力简介提 升 中 国 制 造 的 质 量 水 平！环境应力试验n气密性n水密性nIP全套n高压水冲击n防尘防水全套高压水喷射测试能力简介提 升 中 国 制 造 的 质 量 水 平！联系我们苏州华碧微科检测技术有限公司电话：18951117159邮箱：华碧实验室提供全方位车规级连接器及线束测试与分析服务扫码关注华碧实验室微信提 升 中 国 制 造 的 质 量 水 平！THANKS提 升 中 国 制 造 的 质 量 水 平!上海实验室：上海市杨浦区国权北路1688弄53号B7栋2032室电话：021-62405529 传真：021-55660436苏州实验室：江苏省苏州市工业园区港田路99号 电话：0512-69170010 传真：0512-69176059华碧官网:http:/