[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

本發明公開了一種具有多孔徑的電連接器接觸可靠性建模方法，首先建立接觸壓力與插針半徑之間的關系模型；然后分別計算接觸區所有接觸斑點的收縮電阻、膜層電阻，并結合接觸對自身的體電阻，建立接觸電阻與接觸壓力之間的關系模型；接著，通過對多孔徑電連接器的失效退化分析得到接觸電阻退化率與溫度以及接觸壓力等因素之間的關系表達式；最后計算多孔徑電連接器達到失效閾值的時間，借助試驗得到電連接器的失效分布，通過失效分布得到最終所需要建立的多孔徑電連接器接觸可靠性模型。本發明解決了現有技術沒有專門針對多孔徑電連接器的壽命評估模型的缺陷。

技術領域

本發明屬于電連接器技術領域，具體涉及一種具有多孔徑的電連接器接觸可靠性建模方法。

背景技術

電連接器是各類電氣和電子系統不可缺少的電子元器件，主要用于實現信號的傳輸和控制以及電氣設備之間的電連接，在航空、航天和國防等軍民用系統中應用廣泛，數量可觀，地位重要。據美國航天失效故障率統計，系統中電子元器件發生故障的比例約為40％，其中電連接器的失效比例大約占20％～30％，電連接器已被列為型號系統四種可靠性較差的元件之一。

電連接器的接觸對材料為銅基底表面鍍金，長期貯存過程中，接觸對表面會生成電阻率較大的氧化膜，插孔會發生蠕變，接觸對壓力減小，具體表現為接觸電阻增大和電接觸不良等，造成電連接器的接觸失效。因此，對電連接器接觸可靠性的評估對確保型號系統的可靠性顯得尤為重要。

目前，對于電連接器接觸可靠性研究所涉及的失效機理分析、統計建模和壽命評估，大多聚焦在接觸對孔徑尺寸相同的電連接器，對于具有多種接觸對孔徑尺寸的電連接器，對其進行壽命評估時，因不同尺寸接觸對的性能退化趨勢并不相同，若忽視其接觸對尺寸之間的差異，仍然采用接觸對孔徑尺寸相同的電連接器的可靠性模型進行評估，難免造成評估結果的不準確。

發明內容

為克服現有技術的上述不足，本發明提出一種具有多孔徑的電連接器接觸可靠性建模方法，為具有多孔徑接觸對的電連接器產品的壽命評估提供理論支撐。

為達到上述目的，本發明采用如下技術方案：

本發明一種具有多孔徑的電連接器接觸可靠性建模方法，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(Ω·m)，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：