[發明專利]一種具有多孔徑的電連接器接觸可靠性建模方法

在審

• 申請號: 202110378475.4
• 申請日: 2021-04-08
• 公開（公告）號: CN113111506A
• 公開（公告）日: 2021-07-13
• 發明（設計）人: 林敏;錢萍;陳文華;王哲;鐘立強;張通;郭明達;姚華軍
• 申請（專利權）人: 浙江理工大學
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06F111/08;G06F119/02;G06F119/04;G06F119/14
• 代理公司: 杭州君度專利代理事務所(特殊普通合伙) 33240
• 代理人: 黃前澤

1.一種具有多孔徑的電連接器接觸可靠性建模方法，其特征在于：該方法包括如下步驟：

步驟一、建立接觸壓力與插針半徑之間的關系模型，具體如下：

接觸對的接觸壓力表達式為：

其中，E為簧片材料的彈性模量，I_z為簧片橫截面關于中性層z的慣性矩，L為簧片長度，f為簧片的收口量，R₂為簧片自由端端面內壁在收口前的曲率半徑，R為插針半徑；

步驟二、建立接觸電阻與接觸壓力之間的關系模型，具體如下：

將接觸件分為n段，結合體電阻、收縮電阻和膜層電阻進行分析，得到接觸電阻r的具體表達式：

其中，ρ表示標準溫度下接觸件的電阻率，α₁為電阻溫度系數，Δt表示環境溫度與標準溫度之差，L_o表示第o段的長度，S_o表示第o段的橫截面積，為表面粗糙度影響校準系數，R₃為簧片自由端內壁處的圓角半徑，E₁、E₂分別為插針、插孔材料的彈性模量，E₁＝E，v₁、v₂分別為插針、插孔材料的泊松比，為簧片與插針接觸區的孔隙平均面積，t為時間，k₁、q為常數，H表示插針和插孔中硬度較小的材料的硬度，N為插孔的簧片數量；

k₂為溫度應力下的反應常數，表示為：

其中，ΔE為激活能；k_b為玻爾茲曼常數；T為溫度；Λ為頻率因子；

由于多孔徑電連接器出廠后，體電阻和收縮電阻均已經確定，故為定值，則接觸對的接觸電阻r的表達式為：

步驟三、建立接觸電阻退化率與溫度之間的關系模型，具體如下：

將接觸壓力F代入式(4)中，接觸電阻r簡化為：

r＝r₀+αt^q/3 (5)

其中，對多孔徑電連接器進行加速退化壽命試驗，得到不同時間的接觸電阻r和接觸電阻退化率α，進而擬合得到q，則接觸電阻退化率α表示為：

將k₂代入式(6)得：

步驟四、建立多孔徑電連接器的接觸可靠性模型，具體如下：

多孔徑電連接器接觸對的接觸電阻r隨著時間發生變化，則單個接觸對的壽命為接觸電阻達到失效閾值D的時間：

其中，r₀為接觸電阻的初值，參數β＝q/3；

令對U取對數得lnU，lnU服從正態分布，因此，接觸對接觸電阻的退化率α服從對數正態分布LN(μ_α,σ²)，其中，μ_α和σ分別表示接觸電阻退化率分布的對數均值和對數標準差；接觸對的退化失效分布表達式為：

其中，P為接觸對的失效概率；

設多孔徑電連接器中有x組不同孔徑的接觸對，每組分別有n_y個接觸對，y＝1，2,…,x，第y組的第u個接觸對的壽命表示為則第y組接觸對的壽命T_y表達式為：

設各接觸對相互獨立，故第y組接觸對的壽命分布函數為：

多孔徑電連接器的接觸可靠性壽命分布函數為：

多孔徑電連接器的接觸可靠度為：