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射頻同軸連接器的失效原因分析及可靠性提高方法

2014-01-08 來源:互聯網 字號:
改進措施:對于圖2-2結構的同軸連接器裝配時可在螺紋連接處涂適量的導電膠或螺紋鎖固劑以增加螺紋連接的可靠性。而對于圖2-3結構,要選用粘結強度較高的膠粘劑,且涂膠時一定要保證膠充滿整個涂膠孔;在內導體涂膠處滾花,增加內導體與膠粘劑的接觸面積,防止內導體轉動;適當調整內導體、外導體、介質支撐的徑向尺寸及公差,使內導體與介質支撐、介質支撐與外導體之間的配合為過盈配合,也可使三者裝配在一起更加牢固。

2.2、內導體的插孔尺寸或插針尺寸不正確

如果插孔內導體孔徑小于規定尺寸,那么當插針內導體的插針進入插孔時就會使得插孔過度擴張,形變量超出其彈性形變范圍,產生塑性變形,導致插孔內導體損壞;相反,如果插針直徑過小,當插針和插孔配合時,插針與插孔壁之間的間隙過大,兩內導體不能緊密接觸,接觸電阻變大,連接器的電氣性能指標會很差。

改進措施:插孔和插針的配合是否合理,我們可以利用標準規插針和插孔內導體配合時的插入力和保持力的大小來進行衡量。如對于N型連接器,直徑Φ1.6760+0.005標準規插針與插孔配合時的插入力應≤9N,而直徑Φ1.6000-0.005標準規插針和插孔內導體配合時的保持力≥0.56N。因此我們可以以插入力和保持力作為一個檢驗標準,通過調整插孔和插針的尺寸和公差,以及插孔內導體的時效處理工藝,使插針與插孔之間的插入力和保持力處于一個合適的范圍。

2.3、插孔內導體彈性差

造成插孔內導體彈性差的原因主要有兩個方面,一是插孔內導體開槽部分設計或加工不合理,二是插孔內導體時效處理不當。

2.3.1 插孔內導體開槽部分設計或加工不合理

除了材料本身的彈性,插孔部分的開槽結構的設計和加工也是影響插孔內導體彈性的一個重要原因。

(1)開槽長度:如果開槽長度過長,插針內導體與插孔內導體配合時二者之間的接觸力變小,就可能會導致內導體之間接觸不良;開槽長度過短,插針與插孔之間的接觸力和插入力太大,造成內導體磨損加劇,甚至導致內導體或介質支撐變形或損壞,且插孔部分的疲勞強度降低,連接器的壽命也會縮短。
(2)開槽寬度:適當增加開槽的寬度可以增大插孔和插針之間的接觸力,但隨著槽寬的增加,在圓周上插孔與插針的接觸面積減少,加劇了傳輸線的不連續性,影響電氣性能。
(3)開槽個數:開槽個數越多,單瓣插孔壁上的分攤的力越小,能有效的減輕插孔和插針配合時對內導體表面的磨損,但同樣也會減少插孔與插針的接觸面積,加劇傳輸線的不連續性。
(4)如果插孔內壁留有加工槽時產生的毛刺,會導致連接時插孔內壁不能完全和插針良好接觸。改進措施:合理設計插孔內導體開槽長度、開槽寬度以及開槽個數;而在加工插孔上的槽時要將插孔內的毛刺清除干凈。

2.3.2 插孔內導體時效處理不當

如果插孔內導體在進行時效強化處理時沒能很好的控制溫度區間或時效時間,致使其硬度達不到設計值,在多次插拔后收口逐漸松弛,接觸壓力明顯下降,從而導致接觸不良。

改進措施:根據材料本身的特性結合實際經驗,制定出合理的時效處理工藝,生產時嚴格執行按工藝進行操作。

2.4、內導體表面鍍層脫落或磨損造成接觸不良

為保證傳輸信號質量,一般內導體表面都有金鍍層。如果鍍層結合力不良,在多次的插拔之后,內導體表面的鍍層會產生起泡、甚至剝落,造成連接時插孔和插針內導體接觸不良,連接器的電氣性能指標變差。而反復的插拔也會導致鍍層磨損,表面質量下降。由于信號傳輸時的肌膚效應,連接器傳輸信號的頻率越高,內導體表面鍍層對電氣性能的影響就越大。

改進措施:控制鍍層質量,保證鍍層與基體的結合力;鍍硬金合金以提高其耐磨性。

2.5、內導體各部分結構的同軸度超差造成接觸不良

內導體屬于典型的細長軸類零件,由于刀具的切削力、材料的不均勻性以及加工設備的精度等原因,加工時內導體會不可避免的產生變形,從而造成插針內導體插針部分與內導體外圓不同軸,或者插孔內導體的插孔與其外圓不同軸。如果內導體的各部分結構的不同軸,那么在連接時插孔內導體與插針內導體之間就會產生一個徑向的擠壓力,若擠壓力過大會導致內導體或介質支撐變形,甚至插孔壁斷裂。

改進措施:加工時合理選擇切削量,或使用精度相對更高一些的設備(如縱切車床)以保證內導體合適的同軸度。

3、介質支撐不能良好的支撐內導體導致的失效

介質支撐作為同軸連接器的一個組成部分,起著支撐內導體、保證內外導體之間的相對位置關系等重要作用。其材料的機械強度、熱膨脹系數、介電常數、損耗因數、吸水率等特性對連接器的性能都有著重要的影響。足夠的機械強度是對介質支撐最基本的要求,在連接器的使用過程中介質支撐要承擔來自內導體軸向的壓力,如果介質支撐的機械強度太差,在互連時就會產生變形甚至損傷;而如果材料的熱膨脹系數過大,當溫度變化程度較大時,介質支撐就可能會過度膨脹或收縮變形,造成內導體松動、脫落,或與外導體不同軸,同時還會引起連接器端口尺寸的改變。而吸水率、介電常數、損耗因數則影響連接器的插入損耗、反射系數等電氣性能。

改進措施:根據連接器的使用環境、工作頻率范圍等結合材料的特性,選擇合適的材料來加工介質支撐。

4、螺紋拉力不能傳遞到外導體導致的失效

這種失效最常見的表現形式是螺套脫落,導致螺套脫落的原因主要為:螺套結構設計或加工不合理以及卡環彈性差。

4.1、螺套結構設計或加工不合理

4.1.1 螺套卡環槽結構設計或加工不合理
(1)卡環槽槽深太深或太淺;
(2)槽底部不清角;
(3)倒角過大。
4.1.2 螺套卡環槽軸向或徑向壁厚太薄

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