導(dǎo)致連接器產(chǎn)品接觸不良的具體原因分析介紹

電子產(chǎn)品中，接觸不良的故障的比例非常大，而且這種故障很麻煩，特別是連接器，而常用的連接器有金屬連接器、防水連接器等等。這些連接器因?yàn)闀?huì)表現(xiàn)出來有時(shí)好有時(shí)壞，分析起來很麻煩。而且，有時(shí)的接觸不良體現(xiàn)出來的現(xiàn)象會(huì)令人迷惑不解。有些元器件是因?yàn)樽陨韮?nèi)部的接觸不良，也有元器件互連時(shí)的接觸不良，也有虛焊（一般為組件與PCB）產(chǎn)生的不良。下面以最常見的連接器（接插件）之間的接觸為實(shí)例分析接觸不良問題，之后大家可以觸類旁通。

連接器一般是針接觸件和孔接觸件之間的連接。我們知道，元器件的引腳或端子，一般是有一層鍍層，比如鍍鉛錫合金、鍍純錫、鍍鎳、鍍銀、鍍銀鈀合金、鍍金、等等。所以組件之間的接觸，其實(shí)就是這些鍍層金屬之間的接觸。當(dāng)然，不同的鍍層金屬的導(dǎo)電率是不同的，對(duì)應(yīng)產(chǎn)生的接觸電阻也有所不同。一般金的導(dǎo)電率比較好，銀次之。在焊接工藝時(shí)，由于焊接實(shí)際上是形成合金的過程，這個(gè)合金本身就是良導(dǎo)體，所以焊接本身的可靠性是比較高的，除非是焊接不良。但是，連接器之間的連接，靠的是表面之間的接觸，所以容易導(dǎo)致接觸不良，更具體的原因分析如下。

兩個(gè)金屬表面之間的接觸是否良好，主要取決于材料（不同金屬導(dǎo)電率不同）、接觸壓力、實(shí)際接觸面結(jié)。關(guān)于材料種類，上面已經(jīng)提到了，一般器件的鍍層材料，基本上都是由良導(dǎo)體做的，對(duì)接觸不良的影響不大，頂多影響接觸電阻（當(dāng)然更進(jìn)一步來說還影響到了是否容易被氧化），所以不再更詳細(xì)地討論。關(guān)于連接器的接觸壓力，連接器靠的是孔接觸件的彈力來給針接觸件一定的壓力的。一般壓力越大接觸得也越好。當(dāng)然，一般小而又薄的孔接觸件是不太可能提供特大的壓力的。而且如果這個(gè)孔接觸件本身的彈性不好，這個(gè)壓力就小，接觸也就沒那么好。同時(shí)，如果孔接觸件或針接觸件有變形，也會(huì)導(dǎo)致實(shí)際接觸面積小，從而有可能導(dǎo)致接觸不良。同時(shí)，連接器的孔接觸件或針接觸件當(dāng)然一般是連接在塑料上的，如果腳數(shù)多了，有可能導(dǎo)致某一個(gè)或數(shù)個(gè)接觸件裝在塑料件上的位置有偏差，于是，兩個(gè)連接器插入時(shí)，那些偏位了的接觸件就有可能接觸不好。

以上是從宏觀的角度來分析的。事實(shí)上，要真正理解接觸不良問題，必須從宏觀逐漸深入到微觀去理解接觸問題。

接觸件的表面肉眼看起來是光滑的。事實(shí)上，這些接觸件表面并不光滑。我們知道，如果金屬件表面非常光滑，那么它就會(huì)閃閃發(fā)光。比如古代的銅鏡就是把銅的表面磨得很光滑。一般器件的引腳或端子，遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒有達(dá)到閃閃發(fā)光那么光滑。其實(shí)，即使是閃閃發(fā)光那么光滑，放大來看，也不是真的完全光滑。所以，把連接器的接觸件放大到一定程度時(shí)，你會(huì)發(fā)現(xiàn)，其表面是充滿了凹凸不平的！可以這樣去理解，在外層空間觀察地球表面，會(huì)發(fā)現(xiàn)有的地方是很平的，但是你不斷地逼近來看，就會(huì)發(fā)現(xiàn)，其實(shí)遠(yuǎn)看是平的地面可能包含了不少小丘陵和山谷。再舉個(gè)淺顯生動(dòng)的比喻。比如，在舞臺(tái)上光鮮照人的一些漂亮女明星，有的人感覺她們的臉蛋很光滑，其實(shí)，拿高倍鏡頭照出來的照片會(huì)讓你大失所望，因?yàn)樗齻兺恐ǚ鄣哪樕希杏X是溝溝壑壑的。

因此，兩接觸件表面接觸時(shí)，其實(shí)是凹凸不平的表面之間的犬齒交錯(cuò)的接觸。有的地方，可能是凸的和凸的相接觸，而那些凹下去的表面，可能就接觸不到對(duì)方的表面。當(dāng)然還有的情況是這個(gè)凸的嵌入到對(duì)方的凹的那里，不過一般由于凸和凹的形狀和大小不可能完全吻合，所以嵌入的時(shí)候其實(shí)也只是部分接觸。所以，表面上看起來接觸緊密的金屬表面之間，事實(shí)上是凹凸不平的表面之間的接觸。其真正有效接觸面積已經(jīng)大打折扣了。當(dāng)然，兩表面接觸時(shí)，接觸面之間的壓力會(huì)對(duì)接觸狀況造成影響。壓力大，就可以使兩表面間互相嵌入得更深入，同時(shí)，有的凸起在壓力下產(chǎn)生形變，變得沒這么突出，使其周圍更矮的地方也有可能接觸在一起了。所以，壓力的大小其實(shí)最終是影響到了表面間實(shí)際有效接觸面積的大小。另外說明下，在實(shí)際接觸到了的表面間，兩金屬的原子之間的距離被壓得非常近（壓力更大時(shí)原子間甚至?xí)嗷デ度耄?，于是可以互相交換電子，所以才會(huì)導(dǎo)電。

另一個(gè)方面，金屬表面的氧化和雜質(zhì)，也會(huì)導(dǎo)致接觸不良。我們說引腳或端子沒有氧化，是以肉眼來看的。事實(shí)上，暴露在空氣中的金屬，肯定會(huì)不同程度地受到氧化，氧化程度與金屬材料、環(huán)境狀況、放置時(shí)間密切相關(guān)。鍍金的鍍層被認(rèn)為是比較不容易氧化的，事實(shí)上，金也并不是完全不氧化，只是相對(duì)來說，氧化程度低一些。其他鍍層就容易被氧化了。所以，我們一般意義上肉眼判斷的"沒氧化"只是說氧化不是很嚴(yán)重，事實(shí)上，氧化是客觀存在的。金屬氧化物是不導(dǎo)電的。所以，這些引腳或端子表面，某些區(qū)域已經(jīng)分布了一定的氧化層，這些氧化層使實(shí)際有效接觸面進(jìn)一步減少。

同時(shí)，雜質(zhì)的影響也不可以忽略。金屬表面與其他物質(zhì)接觸時(shí)，會(huì)沾上雜質(zhì)。比如，人的手的皮膚上，事實(shí)上有大量的汗?jié)n油脂等等物質(zhì)，人手碰到引腳或端子，就會(huì)把這些雜質(zhì)沾到其表面上。另外，空氣中含有大量的塵埃，這些塵埃包括灰塵、粉塵、各種物質(zhì)間摩擦產(chǎn)生的微粒、尾氣、煙霧、人造纖維塵埃、鹽霧、人體的體屑和吐沫、微生物，等等。暴露在空氣中的金屬，必定會(huì)沾上這些微粒。這些雜質(zhì)我們?nèi)庋劭床坏?，所以，可能?huì)認(rèn)為這些元器件的引腳或端子很"潔凈".殊不知，這些雜質(zhì)對(duì)于原子來說，是個(gè)"龐然大物"了。雜質(zhì)覆蓋到金屬表面，影響到了兩器件金屬原子之間的直接接觸，于是，也使實(shí)際有效接觸面進(jìn)一步減少。

上面的壓力、變形、氧化、雜質(zhì)問題都會(huì)金屬表面件的接觸造成影響。肉眼認(rèn)為的金屬間的"接觸良好"的實(shí)際狀況遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒有人們想象中的那么完美！其次，還有一個(gè)困擾大家的是，為什么接觸會(huì)有時(shí)好時(shí)差呢？

金屬接觸時(shí)，如果有明顯的外力作用時(shí)，接觸狀況發(fā)生變化，大家比較容易理解。比如，連接器接觸不良時(shí)，用手去壓一壓，可能就好了。有的器件內(nèi)部接觸不良，振動(dòng)一下或敲一敲這個(gè)器件，有時(shí)可能又好了，再敲，又可能接觸不良。但是，還有些接觸不良現(xiàn)象，表面上看起來是比較奇怪的。

比如，有的人說，我明明沒有碰那個(gè)器件，它怎么會(huì)從接觸良好到接觸不良呢（或接觸不良到接觸良好，這里的"良好""不良"實(shí)際上是指接觸電阻小或大甚至開路）？一般說的"不碰",指的就是沒有直接去碰那個(gè)器件。于是，很多人就以為，這個(gè)器件就沒有受到新的外力，因此，接觸狀態(tài)是不應(yīng)該變化的。事實(shí)上果真如此么？我們假設(shè)某個(gè)器件裝在成品上，這個(gè)成品放在桌子上。這時(shí)，這個(gè)器件是處于靜止?fàn)顟B(tài)，它必定是出于受力平衡狀態(tài)。然后，有人拿起來了這個(gè)成品，這時(shí)，里面器件有沒有收到新的外力呢？我可以很肯定地告訴你，受到了新的外力。很簡(jiǎn)單，這個(gè)器件從靜止到運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)狀態(tài)改變了，所以必定是受到了新的外力的影響。稍微有物理基礎(chǔ)的人都能夠理解這個(gè)問題。既然這個(gè)器件受到了力的作用，接觸面之間就有可能重新作用，變形或位移，于是，以前的接觸狀態(tài)可能發(fā)生了變化。我們?cè)倩貞浬厦嬷v到的理論，金屬表面間的接觸是凹凸不平的犬齒交錯(cuò)的接觸，同時(shí)這些表面還有氧化層和雜質(zhì)。如果以前的接觸，正好處于接觸良好（或不良）的臨界點(diǎn)，我們想一想，這個(gè)狀態(tài)改變了，那么有幾個(gè)可能，一個(gè)是變得更多地方接觸不上了，也有可能是變得更多地方接觸上了。這一切都取決于這3個(gè)因素：1、表面凹凸程度、氧化物和雜質(zhì)的分布狀況；2、初始接觸狀態(tài)；3、受力或形變（或位移）方向。上面這三個(gè)因素中任何一個(gè)因素都是有無數(shù)種可能的。所以，外力的作用后，產(chǎn)生的后果也有無數(shù)種可能性。比如由接觸不良變成了接觸良好，或由接觸良好變成了接觸不良。當(dāng)然還有可能是接觸不良受外力后還是不良，接觸良好受力后還是良好。也有可能，處于臨界接觸良好（或不良）狀態(tài)的表面不斷受作用后，有時(shí)變好，有時(shí)變差。當(dāng)然，有時(shí)這種變化在一般作用下是不可逆的。比如，以前接觸不良的，外力作用后，變得恰好有不少凹凸之間正好吻合接觸上了，然后，由于凹凸之間相"咬",于是，再受一般的外力，他們還是咬合得較好，于是還是表現(xiàn)為"接觸良好".當(dāng)然，如果這種接觸之間的壓力不夠大，再加上雜質(zhì)較多，那么即使短時(shí)間內(nèi)不會(huì)再出現(xiàn)接觸不好，時(shí)間久了，各種因素不斷地作用，總有一天可能還會(huì)變成接觸不良的。

另外，器件間的熱脹冷縮也會(huì)對(duì)接觸面進(jìn)行影響，使其受力或變形。除了環(huán)境溫度的變化，機(jī)器自身工作時(shí)的發(fā)熱也會(huì)造成機(jī)器內(nèi)部溫度的變化。運(yùn)動(dòng)是絕對(duì)的。以上各種變化和運(yùn)動(dòng)，都在不斷地影響到接觸面之間的狀況。人們表面上認(rèn)為沒去"動(dòng)"這些器件，表面上是波瀾不驚，但事實(shí)上，不斷地有外因作用于這些接觸面，接觸面的接觸狀況已經(jīng)發(fā)生了"波瀾壯闊"的變化。

有的器件內(nèi)部斷了，但是斷面還碰在一起。于是，從外面測(cè)試起來還是導(dǎo)通的?？墒沁@種接觸是非常不可靠的。因?yàn)?，斷了后，其斷面放大來看，有很多的凹凸不平，重新接觸時(shí)，稍微有一點(diǎn)位移（根據(jù)上面的描述，我想大家對(duì)"動(dòng)"已經(jīng)有深刻的印象了），那些凹凸就不能像剛斷時(shí)那樣吻合，于是，接觸面積大大減少；同時(shí)，他們之間的接觸，表面間的壓力是很小的（只是"碰"在一起）。于是，這種表面上的接觸良好，在外界作用到一定程度時(shí)，總有一天會(huì)徹底開路的。有比如，多層貼片陶瓷電容，有時(shí)裝在PCB上時(shí)，在熱和機(jī)械應(yīng)力的作用下產(chǎn)生了紋裂。有時(shí)，這些紋裂造成層與層電極之間錯(cuò)位，導(dǎo)致電容短路。但是，有時(shí)產(chǎn)生這些紋裂后，層與層之間的位移不大，斷面之間正好還是本層和本層的電極接上了，這時(shí)，電容表現(xiàn)出既未短路，又未開路。這種情況測(cè)試時(shí)很難測(cè)出問題來，于是產(chǎn)品可能流向客戶端?？墒?，這種電容有極大的隱患，總有一天，在各種外因的影響下，這種電容會(huì)變成開路，或?qū)娱g短路的。如果理解了上面的理論，也就能理解這個(gè)問題了。