汽车连接系统的――耐久性连接器

    随着汽车业的逐渐升温，作为其主要配件之一的汽车连接器市场也在逐渐变热，汽车应用已成为继3C领域之后的连接器消费市场，连接器作为一种重要的电气连接元件，在汽车中的电子、信息系统中起着举足轻重的作用。

 

    汽车制造商对连接器供应基地的要求越来越高，这对于汽车零配件供应商来说已经是一件众所周知的事情。供应商只有不断革新产品及工艺，满足客户的这些需求，才能处于优势地位。就连接器供应商而言，这意味着他们要对产品的性能、稳定性和成本的要求更加严格。

 

    那汽车连接器又是什么呢？(如图所示)汽车连接器是电子工程技术人员经常接触的一种在电路内被阻断处或孤立不通的电路之间，架起沟通的桥梁，从而使电流流通，使电路实现预定功能的部件。它的形式和结构主要是由四大基本结构组件：接触器、外壳、绝缘体和附件组成，他们能够充当桥梁作用，让连接器稳定的运行。

                                                                                           

    连接器制造商必须识别并分析环境中那些可能对连接器性能造成影响的物理和机械现象。如果关键汽车零配件连接出现问题，则会引起火灾报警器、制动器或安全气囊失灵，从而导致严重的后果。例如，一辆典型轻型汽车大约有1500个连接点，其中50%到60%用于关键的配电功能。汽车连接器被用于日益恶劣的环境，包括温度(低至零下40°C，高达零上155°C)、振动、氧化作用以及摩擦腐蚀，我们开始认识到设计攻关的重要性。按照汽车制造商规定的应用条件，为了评估连接器的稳定性，连接器制造商实施了精细的测试程序。如果出现连接器故障，大多可确定为下述三种故障模式之一：摩擦腐蚀、电气故障以及连接器接插问题。

 

    1、摩擦腐蚀与电镀问题(特氟隆微颗粒提高连接器稳定性)

 

    腐蚀性气体、高湿度和强烈振荡是导致连接器故障，引起氧化作用和摩擦腐蚀的三大条件。这些环境因素会对锡和铅锡接触表面造成极大的影响，有90%的连接器表面属于这种情况。

 

    通常，人们采用电镀贵重金属的方式，如镀金或镀银，因为这些金属不会发生氧化作用。这些镀层的厚度从0.5靘至1.27靘不等。然而，令人遗憾的是，由于含有这些贵重金属以及对其加工使得这类电镀工艺价格不菲，所以人们尽可能少用这类电镀材料。在汽车电气线束应用中，大约只有10%的连接点使用了这类金属。

 

    一些主要的连接器供应商，例如FCI(世界范围内电子连接器的主要设计者、生产商和供应商，其产品应用于汽车、通信、消费类电子、数据处理、工业机械等广大领域)就给出了其他可供选择的电镀解决方案。在安全关键应用中，这种技术能支持极低的信号电流。例如纯锡电镀、锡-特氟隆(Tin-Teflon)、NXT(楔型耐张线夹及绝缘罩)和压合技术。其中FCI研制的一种名为“NXT”的新型电镀工艺是基于一种非晶态镍的化学性质，它可以提供非常平滑均匀的电镀表面，能够大幅度减少金镀层的厚度(大约减少80%)，不仅满足了OEM(Original Equipment Manufacturer 原始设备制造商)的成本要求，而且产品具有同样的性能。

 

    然而多引脚连接器向连接电镀系统又提出了另一个考验。出于人体工程学的考虑，连接器插入力应尽可能小，但随着电路计数的增加，插入连接器所需的力将会成比例增加。然而，电性能通常表明每个触点都获得高触点压力(通常引起高插入力)，这与获取低连接器插入力的目标是相抵触的。

 

    为解决这个问题，人们研制了一种新型接触表面。特氟隆(Teflon)微颗粒在普通锡槽内经过相同处理并有选择性地电镀到接触表面。微颗粒可将一个典型的镀锡的端子插入力降低40%以上。这种解决方案可使连接器拥有更多的引脚，且无需插入辅助装置--增强人机工程学并提高连接器稳定性。此外，经测量显示，当端子易受振动影响时，锡-特氟隆(Tin-Teflon)表面比其他任何镀锡触点具有更好的防摩擦腐蚀效果。

 

    2、电气故障：加强式新型压接技术(两步压接法用于加强端子连接)

 

    线缆与端子的连接问题是引发保修和连接器系统故障的主要原因之一。解决方案：“两步法”压接完成是模具内部会发生两次冲击。步，在端子夹头区域任意一侧进行普通压接操作，在压缩冲程结束后冲压机和铁砧分离，压接会稍微松弛。绞线不再像此前那样紧凑地结合在一起，电阻拥有更高阻值。第二步，压接模具第二次冲击夹头区域。在之前经压接处理的位置之间有一个夹头部分，这冲击的是这个夹头部分的中间位置。安全气囊传感器和控制器就是这类的应用实例。

 

    3、接插问题解决方案

 

    1)将压合端子技术引入汽车连接器的制造

 

    这种技术带来了显着的工艺成本效益，它将一个无焊锡引脚压入到金属PCB(Printed Circuit Board印刷电路板)板孔中。为适用于严格的汽车应用条件，FCI压合端子经过专门的设计，在插入PCB时提供完全可控的力度，将阻力和变形降到，确保与PCB的接口稳固。

 

    因为必须符合高标准的汽车规格要求，源于电信市场的压合端子技术(连接器到电路板)备受瞩目。由于汽车PCB比应用于电信行业PCB要薄，操作温度(125^oC)也要高很多而且使用环境有振动，想要将这种技术引入到汽车系统并不是一件容易的事情。由于比波峰焊更具成本效益，加之工艺完全自动化，降低了PCB成本，FCI蝶形解决方案(和相关的应用工具)越来越受到汽车制造商的青睐。除性能优越(兼容SMT工艺以及卓越地保持元件的完整性)以外，由于不存在对PCB的热冲击和锡桥的风险，它还提高了附加工艺质量。

 

    此外，FCI发现：在压合应用中使用正确的电镀工艺和引脚的条件下，当触点受各种外部条件制约(例如：急剧的温度变化、相对湿度变化、长期处于干燥环境和气体腐蚀)的时候，触点抗阻性一直保持较小变化。然而，随着引脚数量的增加，压力会变得很大，所以在将连接器插入到基座时应非常小心。

 

    2)新型防斜插连接器接口

 

    FCI通过密封件线缆(带有端子的)装配到连接器内，然后布线盖对密封件进行进一步压缩。这样，在装配过程中只产生较小密封压力或作用力，实际应用时可获得较大密封压力或作用力。所有这些创新发展都表明了连接器设计者和制造商不断为要求越来越高的市场提供新产品的决心。