手機(jī)連接器接觸可靠性設(shè)計(jì)研究

賴(lài)永興

摘 要：手機(jī)連接器接觸的可靠性直接影響著其使用性能，因而成為人們?cè)谶x購(gòu)這類(lèi)商品時(shí)考慮的重要因素。在對(duì)手機(jī)進(jìn)行調(diào)查的過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，接觸器在手機(jī)故障中所占的比重很大。分析了手機(jī)連接器接觸可靠性不高的原因，并通過(guò)實(shí)際案例對(duì)手機(jī)連接器接觸的可靠性設(shè)計(jì)進(jìn)行了探討，闡述了手機(jī)連接器接觸可靠性設(shè)計(jì)的基本程序。

關(guān)鍵詞：手機(jī)連接器；電觸點(diǎn)；環(huán)境應(yīng)力；參數(shù)

中圖分類(lèi)號(hào)：TM503.5 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-6835（2014）11-0013-02

在現(xiàn)代社會(huì)中，手機(jī)已經(jīng)與人們的生活緊密地聯(lián)系在了一起，并成為人們?nèi)粘９ぷ鳌W(xué)習(xí)不可或缺的用品，但經(jīng)過(guò)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，在手機(jī)故障中，由于手機(jī)連接器接觸不良造成的占很大一部分。雖然連接器一直不被重視，但隨著手機(jī)的不斷發(fā)展，其對(duì)數(shù)據(jù)吞吐量的要求越來(lái)越高，因此手機(jī)連接器的質(zhì)量越來(lái)越受到人們的重視。

1 手機(jī)連接器接觸可靠性不高的原因

由于沖擊、振動(dòng)等原因而造成手機(jī)連接器接觸不良的狀況較少，因此下文將重點(diǎn)對(duì)電觸點(diǎn)的污染進(jìn)行分析。

手機(jī)電觸點(diǎn)的接觸性能影響著整個(gè)手機(jī)的使用效果。手機(jī)等信息化產(chǎn)品的體積會(huì)隨著技術(shù)的進(jìn)步越來(lái)越小，這意味著其內(nèi)部元件的分布會(huì)越來(lái)越密集，電觸點(diǎn)的體積會(huì)越來(lái)越小，但這同時(shí)也會(huì)導(dǎo)致觸點(diǎn)之間的接觸彈力變小，造成整個(gè)接觸過(guò)程中不可靠性因素的增加。如果觸點(diǎn)處于電流不強(qiáng)或污染程度較為嚴(yán)重的環(huán)境下，觸點(diǎn)的接觸性能就會(huì)降低。為了應(yīng)對(duì)這些問(wèn)題，可以在觸點(diǎn)表層進(jìn)行鍍金，從而對(duì)污染物起到隔絕的作用，并阻擋一些生物的腐蝕，降低其對(duì)電流傳導(dǎo)的影響。雖然這個(gè)方法會(huì)對(duì)觸點(diǎn)起到良好的保護(hù)作用，但要在良好的天氣狀況下進(jìn)行，否則會(huì)對(duì)其接觸的可靠性造成破壞。

近幾年，手機(jī)等電子產(chǎn)品在投入市場(chǎng)后都會(huì)得到一些質(zhì)量問(wèn)題上的反饋，其中手機(jī)得到的質(zhì)量問(wèn)題反饋?zhàn)疃啵櫩驮谫?gòu)買(mǎi)之后會(huì)發(fā)現(xiàn)手機(jī)信號(hào)差、某些功能瞬斷等問(wèn)題。經(jīng)調(diào)查后發(fā)現(xiàn)，這些故障問(wèn)題發(fā)生的主要原因就是手機(jī)的連接器經(jīng)常出現(xiàn)接觸不良的情況。

電觸點(diǎn)出現(xiàn)故障的原因有很多種，例如手機(jī)的結(jié)構(gòu)、電觸點(diǎn)的結(jié)構(gòu)和位置等，此外，用戶的不規(guī)范使用也是造成這種現(xiàn)象出現(xiàn)的重要原因。這個(gè)問(wèn)題是以后手機(jī)連接器設(shè)計(jì)需要重點(diǎn)關(guān)注的，處理好這個(gè)問(wèn)題是實(shí)現(xiàn)整個(gè)設(shè)計(jì)目的的關(guān)鍵所在。

2 連接器接觸可靠性不高的案例分析

2.1 故障樣品

為深入分析手機(jī)連接器接觸不良的原因，在此要對(duì)故障樣品的實(shí)際情況進(jìn)行分析。收集一些出現(xiàn)故障的手機(jī)，并假設(shè)其故障是由連接器的接觸故障所導(dǎo)致的，基于這個(gè)假設(shè)，將全新的連接器應(yīng)用于手機(jī)，結(jié)果只有1部手機(jī)的功能沒(méi)有恢復(fù)，其他的手機(jī)都恢復(fù)了正常。

事實(shí)上，手機(jī)中的連接器中都有幾個(gè)接觸對(duì)，單個(gè)接觸對(duì)是由單個(gè)接觸簧片和PCB板的接觸域組成的。接觸對(duì)的組成部分都經(jīng)過(guò)了表面鍍金處理，在使用了X光射線對(duì)其厚度進(jìn)行測(cè)試之后，發(fā)現(xiàn)簧片鍍金膜的厚度在0.6～0.9 um之間，而PCB板的鍍金膜厚度在0.06～0.09 um之間。觸點(diǎn)的原本成分為錫磷青銅，中部的鍍金層為鎳，厚度在1.6～3 um之間。

2.2 電觸點(diǎn)污染外征

對(duì)搜集的一百多個(gè)連接器進(jìn)行拆卸，然后運(yùn)用光學(xué)顯微鏡等專(zhuān)業(yè)電子顯微設(shè)備對(duì)接觸區(qū)域進(jìn)行放大，并觀察，最后將X射線能譜儀運(yùn)用到污染物類(lèi)別的區(qū)分當(dāng)中。

2.2.1 電觸點(diǎn)污染外貌

簧片中有一個(gè)接觸區(qū)域，PCB板上有兩個(gè)接觸區(qū)域，經(jīng)過(guò)觀察之后發(fā)現(xiàn)簧片的接觸區(qū)域中有磨損的痕跡，并有少量污染物；PCB板上的接觸區(qū)域上則有大量污染物，且顏色為暗黑。通過(guò)以上觀察可以看出，污染物的主要集中地為PCB板的接觸區(qū)域。

2.2.2 污染物種類(lèi)

經(jīng)過(guò)觀察發(fā)現(xiàn)，接觸對(duì)上的主要污染物超過(guò)了320種，主要包括C、O、Al、Si、S等元素。其中，Al、Si、O等元素是土壤的主要構(gòu)成元素，因此可以判斷出它們可能來(lái)自于地面接觸。Na、Mg、K等是灰塵的主要構(gòu)成元素；C元素過(guò)于常見(jiàn)，它的來(lái)源可能多種多樣；而Ni和Cu則是接觸點(diǎn)本身的元素，它們可能是由于接觸過(guò)程中的磨損而脫落的，也可能是由于自身受到化學(xué)品的侵蝕而造成的。其殘余物會(huì)在接觸表面形成絕緣層，進(jìn)而影響了接觸的可靠性。3 手機(jī)連接器接觸可靠性的設(shè)計(jì)

3.1 設(shè)計(jì)原則

從手機(jī)連接器接觸的實(shí)際情況出發(fā)，在設(shè)計(jì)中，要遵循以下幾點(diǎn)原則：①積極借鑒國(guó)外先進(jìn)的經(jīng)驗(yàn)，并采用經(jīng)過(guò)實(shí)踐檢驗(yàn)的設(shè)計(jì)原理、原材料和工藝；②運(yùn)用最新的科學(xué)理論，將可靠性貫穿于整個(gè)連接器的設(shè)計(jì)過(guò)程；③按照手機(jī)連接器的的接觸模式進(jìn)行修改，確保接觸的可靠性；④設(shè)計(jì)過(guò)程需要設(shè)定明確的指標(biāo)，并制訂相應(yīng)的設(shè)計(jì)方案。

3.2 設(shè)計(jì)依據(jù)

手機(jī)連接器的設(shè)計(jì)依據(jù)有連接器研發(fā)的任務(wù)書(shū)或技術(shù)協(xié)議書(shū)、手機(jī)接觸可靠性的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和法律法規(guī)、接觸可靠性的所有應(yīng)力條件、國(guó)內(nèi)外連接器接觸失效的模式和連接器的研發(fā)用時(shí)、經(jīng)費(fèi)、每年需求量、成本等。

3.3 設(shè)計(jì)指標(biāo)

手機(jī)連接器的設(shè)計(jì)指標(biāo)有：①環(huán)境應(yīng)力。環(huán)境應(yīng)力包括氣候環(huán)境應(yīng)力、力學(xué)環(huán)境應(yīng)力和其他一些較為特殊的環(huán)境應(yīng)力，其中，氣候環(huán)境應(yīng)力包括高溫、低溫、潮濕、強(qiáng)光照射和粉塵等；力學(xué)環(huán)境應(yīng)力包括震動(dòng)、沖擊、碰撞和掉落等。②連接器的各種性能參數(shù)。包括接觸電阻、絕緣電阻和特殊阻抗等。這些參數(shù)在單位時(shí)間內(nèi)的變動(dòng)要控制在一定范圍之內(nèi)。③連接器接觸的質(zhì)量等級(jí)、有效壽命和失效率。在進(jìn)行接觸可靠性設(shè)計(jì)的過(guò)程中，必須建立接觸失效的清除和控制模式。

4 連接器接觸可靠性設(shè)計(jì)的基本程序

4.1 程序設(shè)計(jì)的進(jìn)度計(jì)劃

該計(jì)劃應(yīng)根據(jù)手機(jī)連接的性能要求來(lái)確定，同時(shí)，連接器的結(jié)構(gòu)也是制訂計(jì)劃的重要依據(jù)，必須對(duì)其結(jié)構(gòu)的細(xì)節(jié)和整體情況進(jìn)行確認(rèn)，然后展開(kāi)計(jì)劃的制訂工作。要確保手機(jī)連接器在惡劣環(huán)境下的接觸性能。根據(jù)上述依據(jù)來(lái)確定手機(jī)連接器接觸可靠性設(shè)計(jì)的流程，進(jìn)而編制出科學(xué)、合理的進(jìn)度計(jì)劃。

設(shè)計(jì)的流程一般包括事先研究、確認(rèn)可靠性的評(píng)價(jià)指標(biāo)、方案論證、樣品搜集、實(shí)驗(yàn)、設(shè)計(jì)優(yōu)化和改進(jìn)樣品等。

4.2 設(shè)計(jì)方案

在各種自然環(huán)境條件下對(duì)可靠性設(shè)計(jì)指標(biāo)的結(jié)構(gòu)、性能和工藝進(jìn)行確認(rèn)，并對(duì)整個(gè)方案進(jìn)行論證。設(shè)計(jì)方案是整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程中的統(tǒng)領(lǐng)性文件，因此必須要重視它的制訂和實(shí)施。

4.3 可靠性設(shè)計(jì)審查

設(shè)立這個(gè)審查機(jī)制的目的就是為了審查設(shè)計(jì)的樣品是否符合研發(fā)任務(wù)書(shū)和合同上的規(guī)定與標(biāo)準(zhǔn)，如果在審查之后發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)中存在不足，可以對(duì)其進(jìn)行評(píng)價(jià)和指正，然后提出相應(yīng)的建議，從而提升設(shè)計(jì)的效果，保證手機(jī)連接器的接觸性能。

4.4 設(shè)計(jì)定型時(shí)的參考文件

連接器要想實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)定型，就需要參考一些文件，包括研制任務(wù)書(shū)、技術(shù)合同、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、設(shè)計(jì)文件、工藝指導(dǎo)書(shū)、樣品評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)、樣品本身、可靠性保障要求、可靠性審查報(bào)告、設(shè)計(jì)審查文件和工藝檢查評(píng)估等。

5 結(jié)束語(yǔ)

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們對(duì)手機(jī)的需求量越來(lái)越大，對(duì)其質(zhì)量的要求也越來(lái)越嚴(yán)格，但是手機(jī)連接器的接觸問(wèn)題會(huì)使手機(jī)的質(zhì)量下降，無(wú)法滿足人們的使用需求，因此，手機(jī)行業(yè)應(yīng)著重分析、研究手機(jī)連接器的接觸問(wèn)題，提高手機(jī)的生產(chǎn)質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)

[1]馮萃峰，高錦春.腐蝕物包裹塵土導(dǎo)致手機(jī)接觸失效的研究[J].機(jī)電元件，2010（02）.

[2]關(guān)杰，毛海燕.手機(jī)的綠色設(shè)計(jì)理論與方法[J].上海第二工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2008（03）.

〔編輯：王霞〕

摘 要：手機(jī)連接器接觸的可靠性直接影響著其使用性能，因而成為人們?cè)谶x購(gòu)這類(lèi)商品時(shí)考慮的重要因素。在對(duì)手機(jī)進(jìn)行調(diào)查的過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，接觸器在手機(jī)故障中所占的比重很大。分析了手機(jī)連接器接觸可靠性不高的原因，并通過(guò)實(shí)際案例對(duì)手機(jī)連接器接觸的可靠性設(shè)計(jì)進(jìn)行了探討，闡述了手機(jī)連接器接觸可靠性設(shè)計(jì)的基本程序。

關(guān)鍵詞：手機(jī)連接器；電觸點(diǎn)；環(huán)境應(yīng)力；參數(shù)

中圖分類(lèi)號(hào)：TM503.5 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-6835（2014）11-0013-02

在現(xiàn)代社會(huì)中，手機(jī)已經(jīng)與人們的生活緊密地聯(lián)系在了一起，并成為人們?nèi)粘９ぷ鳌W(xué)習(xí)不可或缺的用品，但經(jīng)過(guò)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，在手機(jī)故障中，由于手機(jī)連接器接觸不良造成的占很大一部分。雖然連接器一直不被重視，但隨著手機(jī)的不斷發(fā)展，其對(duì)數(shù)據(jù)吞吐量的要求越來(lái)越高，因此手機(jī)連接器的質(zhì)量越來(lái)越受到人們的重視。

1 手機(jī)連接器接觸可靠性不高的原因

由于沖擊、振動(dòng)等原因而造成手機(jī)連接器接觸不良的狀況較少，因此下文將重點(diǎn)對(duì)電觸點(diǎn)的污染進(jìn)行分析。

手機(jī)電觸點(diǎn)的接觸性能影響著整個(gè)手機(jī)的使用效果。手機(jī)等信息化產(chǎn)品的體積會(huì)隨著技術(shù)的進(jìn)步越來(lái)越小，這意味著其內(nèi)部元件的分布會(huì)越來(lái)越密集，電觸點(diǎn)的體積會(huì)越來(lái)越小，但這同時(shí)也會(huì)導(dǎo)致觸點(diǎn)之間的接觸彈力變小，造成整個(gè)接觸過(guò)程中不可靠性因素的增加。如果觸點(diǎn)處于電流不強(qiáng)或污染程度較為嚴(yán)重的環(huán)境下，觸點(diǎn)的接觸性能就會(huì)降低。為了應(yīng)對(duì)這些問(wèn)題，可以在觸點(diǎn)表層進(jìn)行鍍金，從而對(duì)污染物起到隔絕的作用，并阻擋一些生物的腐蝕，降低其對(duì)電流傳導(dǎo)的影響。雖然這個(gè)方法會(huì)對(duì)觸點(diǎn)起到良好的保護(hù)作用，但要在良好的天氣狀況下進(jìn)行，否則會(huì)對(duì)其接觸的可靠性造成破壞。

近幾年，手機(jī)等電子產(chǎn)品在投入市場(chǎng)后都會(huì)得到一些質(zhì)量問(wèn)題上的反饋，其中手機(jī)得到的質(zhì)量問(wèn)題反饋?zhàn)疃啵櫩驮谫?gòu)買(mǎi)之后會(huì)發(fā)現(xiàn)手機(jī)信號(hào)差、某些功能瞬斷等問(wèn)題。經(jīng)調(diào)查后發(fā)現(xiàn)，這些故障問(wèn)題發(fā)生的主要原因就是手機(jī)的連接器經(jīng)常出現(xiàn)接觸不良的情況。

電觸點(diǎn)出現(xiàn)故障的原因有很多種，例如手機(jī)的結(jié)構(gòu)、電觸點(diǎn)的結(jié)構(gòu)和位置等，此外，用戶的不規(guī)范使用也是造成這種現(xiàn)象出現(xiàn)的重要原因。這個(gè)問(wèn)題是以后手機(jī)連接器設(shè)計(jì)需要重點(diǎn)關(guān)注的，處理好這個(gè)問(wèn)題是實(shí)現(xiàn)整個(gè)設(shè)計(jì)目的的關(guān)鍵所在。

2 連接器接觸可靠性不高的案例分析

2.1 故障樣品

為深入分析手機(jī)連接器接觸不良的原因，在此要對(duì)故障樣品的實(shí)際情況進(jìn)行分析。收集一些出現(xiàn)故障的手機(jī)，并假設(shè)其故障是由連接器的接觸故障所導(dǎo)致的，基于這個(gè)假設(shè)，將全新的連接器應(yīng)用于手機(jī)，結(jié)果只有1部手機(jī)的功能沒(méi)有恢復(fù)，其他的手機(jī)都恢復(fù)了正常。

事實(shí)上，手機(jī)中的連接器中都有幾個(gè)接觸對(duì)，單個(gè)接觸對(duì)是由單個(gè)接觸簧片和PCB板的接觸域組成的。接觸對(duì)的組成部分都經(jīng)過(guò)了表面鍍金處理，在使用了X光射線對(duì)其厚度進(jìn)行測(cè)試之后，發(fā)現(xiàn)簧片鍍金膜的厚度在0.6～0.9 um之間，而PCB板的鍍金膜厚度在0.06～0.09 um之間。觸點(diǎn)的原本成分為錫磷青銅，中部的鍍金層為鎳，厚度在1.6～3 um之間。

2.2 電觸點(diǎn)污染外征

對(duì)搜集的一百多個(gè)連接器進(jìn)行拆卸，然后運(yùn)用光學(xué)顯微鏡等專(zhuān)業(yè)電子顯微設(shè)備對(duì)接觸區(qū)域進(jìn)行放大，并觀察，最后將X射線能譜儀運(yùn)用到污染物類(lèi)別的區(qū)分當(dāng)中。

2.2.1 電觸點(diǎn)污染外貌

簧片中有一個(gè)接觸區(qū)域，PCB板上有兩個(gè)接觸區(qū)域，經(jīng)過(guò)觀察之后發(fā)現(xiàn)簧片的接觸區(qū)域中有磨損的痕跡，并有少量污染物；PCB板上的接觸區(qū)域上則有大量污染物，且顏色為暗黑。通過(guò)以上觀察可以看出，污染物的主要集中地為PCB板的接觸區(qū)域。

2.2.2 污染物種類(lèi)

經(jīng)過(guò)觀察發(fā)現(xiàn)，接觸對(duì)上的主要污染物超過(guò)了320種，主要包括C、O、Al、Si、S等元素。其中，Al、Si、O等元素是土壤的主要構(gòu)成元素，因此可以判斷出它們可能來(lái)自于地面接觸。Na、Mg、K等是灰塵的主要構(gòu)成元素；C元素過(guò)于常見(jiàn)，它的來(lái)源可能多種多樣；而Ni和Cu則是接觸點(diǎn)本身的元素，它們可能是由于接觸過(guò)程中的磨損而脫落的，也可能是由于自身受到化學(xué)品的侵蝕而造成的。其殘余物會(huì)在接觸表面形成絕緣層，進(jìn)而影響了接觸的可靠性。3 手機(jī)連接器接觸可靠性的設(shè)計(jì)

3.1 設(shè)計(jì)原則

從手機(jī)連接器接觸的實(shí)際情況出發(fā)，在設(shè)計(jì)中，要遵循以下幾點(diǎn)原則：①積極借鑒國(guó)外先進(jìn)的經(jīng)驗(yàn)，并采用經(jīng)過(guò)實(shí)踐檢驗(yàn)的設(shè)計(jì)原理、原材料和工藝；②運(yùn)用最新的科學(xué)理論，將可靠性貫穿于整個(gè)連接器的設(shè)計(jì)過(guò)程；③按照手機(jī)連接器的的接觸模式進(jìn)行修改，確保接觸的可靠性；④設(shè)計(jì)過(guò)程需要設(shè)定明確的指標(biāo)，并制訂相應(yīng)的設(shè)計(jì)方案。

3.2 設(shè)計(jì)依據(jù)

手機(jī)連接器的設(shè)計(jì)依據(jù)有連接器研發(fā)的任務(wù)書(shū)或技術(shù)協(xié)議書(shū)、手機(jī)接觸可靠性的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和法律法規(guī)、接觸可靠性的所有應(yīng)力條件、國(guó)內(nèi)外連接器接觸失效的模式和連接器的研發(fā)用時(shí)、經(jīng)費(fèi)、每年需求量、成本等。

3.3 設(shè)計(jì)指標(biāo)

手機(jī)連接器的設(shè)計(jì)指標(biāo)有：①環(huán)境應(yīng)力。環(huán)境應(yīng)力包括氣候環(huán)境應(yīng)力、力學(xué)環(huán)境應(yīng)力和其他一些較為特殊的環(huán)境應(yīng)力，其中，氣候環(huán)境應(yīng)力包括高溫、低溫、潮濕、強(qiáng)光照射和粉塵等；力學(xué)環(huán)境應(yīng)力包括震動(dòng)、沖擊、碰撞和掉落等。②連接器的各種性能參數(shù)。包括接觸電阻、絕緣電阻和特殊阻抗等。這些參數(shù)在單位時(shí)間內(nèi)的變動(dòng)要控制在一定范圍之內(nèi)。③連接器接觸的質(zhì)量等級(jí)、有效壽命和失效率。在進(jìn)行接觸可靠性設(shè)計(jì)的過(guò)程中，必須建立接觸失效的清除和控制模式。

4 連接器接觸可靠性設(shè)計(jì)的基本程序

4.1 程序設(shè)計(jì)的進(jìn)度計(jì)劃

該計(jì)劃應(yīng)根據(jù)手機(jī)連接的性能要求來(lái)確定，同時(shí)，連接器的結(jié)構(gòu)也是制訂計(jì)劃的重要依據(jù)，必須對(duì)其結(jié)構(gòu)的細(xì)節(jié)和整體情況進(jìn)行確認(rèn)，然后展開(kāi)計(jì)劃的制訂工作。要確保手機(jī)連接器在惡劣環(huán)境下的接觸性能。根據(jù)上述依據(jù)來(lái)確定手機(jī)連接器接觸可靠性設(shè)計(jì)的流程，進(jìn)而編制出科學(xué)、合理的進(jìn)度計(jì)劃。

設(shè)計(jì)的流程一般包括事先研究、確認(rèn)可靠性的評(píng)價(jià)指標(biāo)、方案論證、樣品搜集、實(shí)驗(yàn)、設(shè)計(jì)優(yōu)化和改進(jìn)樣品等。

4.2 設(shè)計(jì)方案

在各種自然環(huán)境條件下對(duì)可靠性設(shè)計(jì)指標(biāo)的結(jié)構(gòu)、性能和工藝進(jìn)行確認(rèn)，并對(duì)整個(gè)方案進(jìn)行論證。設(shè)計(jì)方案是整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程中的統(tǒng)領(lǐng)性文件，因此必須要重視它的制訂和實(shí)施。

4.3 可靠性設(shè)計(jì)審查

設(shè)立這個(gè)審查機(jī)制的目的就是為了審查設(shè)計(jì)的樣品是否符合研發(fā)任務(wù)書(shū)和合同上的規(guī)定與標(biāo)準(zhǔn)，如果在審查之后發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)中存在不足，可以對(duì)其進(jìn)行評(píng)價(jià)和指正，然后提出相應(yīng)的建議，從而提升設(shè)計(jì)的效果，保證手機(jī)連接器的接觸性能。

4.4 設(shè)計(jì)定型時(shí)的參考文件

連接器要想實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)定型，就需要參考一些文件，包括研制任務(wù)書(shū)、技術(shù)合同、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、設(shè)計(jì)文件、工藝指導(dǎo)書(shū)、樣品評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)、樣品本身、可靠性保障要求、可靠性審查報(bào)告、設(shè)計(jì)審查文件和工藝檢查評(píng)估等。

5 結(jié)束語(yǔ)

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們對(duì)手機(jī)的需求量越來(lái)越大，對(duì)其質(zhì)量的要求也越來(lái)越嚴(yán)格，但是手機(jī)連接器的接觸問(wèn)題會(huì)使手機(jī)的質(zhì)量下降，無(wú)法滿足人們的使用需求，因此，手機(jī)行業(yè)應(yīng)著重分析、研究手機(jī)連接器的接觸問(wèn)題，提高手機(jī)的生產(chǎn)質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)

[1]馮萃峰，高錦春.腐蝕物包裹塵土導(dǎo)致手機(jī)接觸失效的研究[J].機(jī)電元件，2010（02）.

[2]關(guān)杰，毛海燕.手機(jī)的綠色設(shè)計(jì)理論與方法[J].上海第二工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2008（03）.

〔編輯：王霞〕

摘 要：手機(jī)連接器接觸的可靠性直接影響著其使用性能，因而成為人們?cè)谶x購(gòu)這類(lèi)商品時(shí)考慮的重要因素。在對(duì)手機(jī)進(jìn)行調(diào)查的過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，接觸器在手機(jī)故障中所占的比重很大。分析了手機(jī)連接器接觸可靠性不高的原因，并通過(guò)實(shí)際案例對(duì)手機(jī)連接器接觸的可靠性設(shè)計(jì)進(jìn)行了探討，闡述了手機(jī)連接器接觸可靠性設(shè)計(jì)的基本程序。

關(guān)鍵詞：手機(jī)連接器；電觸點(diǎn)；環(huán)境應(yīng)力；參數(shù)

中圖分類(lèi)號(hào)：TM503.5 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-6835（2014）11-0013-02

在現(xiàn)代社會(huì)中，手機(jī)已經(jīng)與人們的生活緊密地聯(lián)系在了一起，并成為人們?nèi)粘９ぷ鳌W(xué)習(xí)不可或缺的用品，但經(jīng)過(guò)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，在手機(jī)故障中，由于手機(jī)連接器接觸不良造成的占很大一部分。雖然連接器一直不被重視，但隨著手機(jī)的不斷發(fā)展，其對(duì)數(shù)據(jù)吞吐量的要求越來(lái)越高，因此手機(jī)連接器的質(zhì)量越來(lái)越受到人們的重視。

1 手機(jī)連接器接觸可靠性不高的原因

由于沖擊、振動(dòng)等原因而造成手機(jī)連接器接觸不良的狀況較少，因此下文將重點(diǎn)對(duì)電觸點(diǎn)的污染進(jìn)行分析。

手機(jī)電觸點(diǎn)的接觸性能影響著整個(gè)手機(jī)的使用效果。手機(jī)等信息化產(chǎn)品的體積會(huì)隨著技術(shù)的進(jìn)步越來(lái)越小，這意味著其內(nèi)部元件的分布會(huì)越來(lái)越密集，電觸點(diǎn)的體積會(huì)越來(lái)越小，但這同時(shí)也會(huì)導(dǎo)致觸點(diǎn)之間的接觸彈力變小，造成整個(gè)接觸過(guò)程中不可靠性因素的增加。如果觸點(diǎn)處于電流不強(qiáng)或污染程度較為嚴(yán)重的環(huán)境下，觸點(diǎn)的接觸性能就會(huì)降低。為了應(yīng)對(duì)這些問(wèn)題，可以在觸點(diǎn)表層進(jìn)行鍍金，從而對(duì)污染物起到隔絕的作用，并阻擋一些生物的腐蝕，降低其對(duì)電流傳導(dǎo)的影響。雖然這個(gè)方法會(huì)對(duì)觸點(diǎn)起到良好的保護(hù)作用，但要在良好的天氣狀況下進(jìn)行，否則會(huì)對(duì)其接觸的可靠性造成破壞。

近幾年，手機(jī)等電子產(chǎn)品在投入市場(chǎng)后都會(huì)得到一些質(zhì)量問(wèn)題上的反饋，其中手機(jī)得到的質(zhì)量問(wèn)題反饋?zhàn)疃啵櫩驮谫?gòu)買(mǎi)之后會(huì)發(fā)現(xiàn)手機(jī)信號(hào)差、某些功能瞬斷等問(wèn)題。經(jīng)調(diào)查后發(fā)現(xiàn)，這些故障問(wèn)題發(fā)生的主要原因就是手機(jī)的連接器經(jīng)常出現(xiàn)接觸不良的情況。

電觸點(diǎn)出現(xiàn)故障的原因有很多種，例如手機(jī)的結(jié)構(gòu)、電觸點(diǎn)的結(jié)構(gòu)和位置等，此外，用戶的不規(guī)范使用也是造成這種現(xiàn)象出現(xiàn)的重要原因。這個(gè)問(wèn)題是以后手機(jī)連接器設(shè)計(jì)需要重點(diǎn)關(guān)注的，處理好這個(gè)問(wèn)題是實(shí)現(xiàn)整個(gè)設(shè)計(jì)目的的關(guān)鍵所在。

2 連接器接觸可靠性不高的案例分析

2.1 故障樣品

為深入分析手機(jī)連接器接觸不良的原因，在此要對(duì)故障樣品的實(shí)際情況進(jìn)行分析。收集一些出現(xiàn)故障的手機(jī)，并假設(shè)其故障是由連接器的接觸故障所導(dǎo)致的，基于這個(gè)假設(shè)，將全新的連接器應(yīng)用于手機(jī)，結(jié)果只有1部手機(jī)的功能沒(méi)有恢復(fù)，其他的手機(jī)都恢復(fù)了正常。

事實(shí)上，手機(jī)中的連接器中都有幾個(gè)接觸對(duì)，單個(gè)接觸對(duì)是由單個(gè)接觸簧片和PCB板的接觸域組成的。接觸對(duì)的組成部分都經(jīng)過(guò)了表面鍍金處理，在使用了X光射線對(duì)其厚度進(jìn)行測(cè)試之后，發(fā)現(xiàn)簧片鍍金膜的厚度在0.6～0.9 um之間，而PCB板的鍍金膜厚度在0.06～0.09 um之間。觸點(diǎn)的原本成分為錫磷青銅，中部的鍍金層為鎳，厚度在1.6～3 um之間。

2.2 電觸點(diǎn)污染外征

對(duì)搜集的一百多個(gè)連接器進(jìn)行拆卸，然后運(yùn)用光學(xué)顯微鏡等專(zhuān)業(yè)電子顯微設(shè)備對(duì)接觸區(qū)域進(jìn)行放大，并觀察，最后將X射線能譜儀運(yùn)用到污染物類(lèi)別的區(qū)分當(dāng)中。

2.2.1 電觸點(diǎn)污染外貌

簧片中有一個(gè)接觸區(qū)域，PCB板上有兩個(gè)接觸區(qū)域，經(jīng)過(guò)觀察之后發(fā)現(xiàn)簧片的接觸區(qū)域中有磨損的痕跡，并有少量污染物；PCB板上的接觸區(qū)域上則有大量污染物，且顏色為暗黑。通過(guò)以上觀察可以看出，污染物的主要集中地為PCB板的接觸區(qū)域。

2.2.2 污染物種類(lèi)

經(jīng)過(guò)觀察發(fā)現(xiàn)，接觸對(duì)上的主要污染物超過(guò)了320種，主要包括C、O、Al、Si、S等元素。其中，Al、Si、O等元素是土壤的主要構(gòu)成元素，因此可以判斷出它們可能來(lái)自于地面接觸。Na、Mg、K等是灰塵的主要構(gòu)成元素；C元素過(guò)于常見(jiàn)，它的來(lái)源可能多種多樣；而Ni和Cu則是接觸點(diǎn)本身的元素，它們可能是由于接觸過(guò)程中的磨損而脫落的，也可能是由于自身受到化學(xué)品的侵蝕而造成的。其殘余物會(huì)在接觸表面形成絕緣層，進(jìn)而影響了接觸的可靠性。3 手機(jī)連接器接觸可靠性的設(shè)計(jì)

3.1 設(shè)計(jì)原則

從手機(jī)連接器接觸的實(shí)際情況出發(fā)，在設(shè)計(jì)中，要遵循以下幾點(diǎn)原則：①積極借鑒國(guó)外先進(jìn)的經(jīng)驗(yàn)，并采用經(jīng)過(guò)實(shí)踐檢驗(yàn)的設(shè)計(jì)原理、原材料和工藝；②運(yùn)用最新的科學(xué)理論，將可靠性貫穿于整個(gè)連接器的設(shè)計(jì)過(guò)程；③按照手機(jī)連接器的的接觸模式進(jìn)行修改，確保接觸的可靠性；④設(shè)計(jì)過(guò)程需要設(shè)定明確的指標(biāo)，并制訂相應(yīng)的設(shè)計(jì)方案。

3.2 設(shè)計(jì)依據(jù)

手機(jī)連接器的設(shè)計(jì)依據(jù)有連接器研發(fā)的任務(wù)書(shū)或技術(shù)協(xié)議書(shū)、手機(jī)接觸可靠性的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和法律法規(guī)、接觸可靠性的所有應(yīng)力條件、國(guó)內(nèi)外連接器接觸失效的模式和連接器的研發(fā)用時(shí)、經(jīng)費(fèi)、每年需求量、成本等。

3.3 設(shè)計(jì)指標(biāo)

手機(jī)連接器的設(shè)計(jì)指標(biāo)有：①環(huán)境應(yīng)力。環(huán)境應(yīng)力包括氣候環(huán)境應(yīng)力、力學(xué)環(huán)境應(yīng)力和其他一些較為特殊的環(huán)境應(yīng)力，其中，氣候環(huán)境應(yīng)力包括高溫、低溫、潮濕、強(qiáng)光照射和粉塵等；力學(xué)環(huán)境應(yīng)力包括震動(dòng)、沖擊、碰撞和掉落等。②連接器的各種性能參數(shù)。包括接觸電阻、絕緣電阻和特殊阻抗等。這些參數(shù)在單位時(shí)間內(nèi)的變動(dòng)要控制在一定范圍之內(nèi)。③連接器接觸的質(zhì)量等級(jí)、有效壽命和失效率。在進(jìn)行接觸可靠性設(shè)計(jì)的過(guò)程中，必須建立接觸失效的清除和控制模式。

4 連接器接觸可靠性設(shè)計(jì)的基本程序

4.1 程序設(shè)計(jì)的進(jìn)度計(jì)劃

該計(jì)劃應(yīng)根據(jù)手機(jī)連接的性能要求來(lái)確定，同時(shí)，連接器的結(jié)構(gòu)也是制訂計(jì)劃的重要依據(jù)，必須對(duì)其結(jié)構(gòu)的細(xì)節(jié)和整體情況進(jìn)行確認(rèn)，然后展開(kāi)計(jì)劃的制訂工作。要確保手機(jī)連接器在惡劣環(huán)境下的接觸性能。根據(jù)上述依據(jù)來(lái)確定手機(jī)連接器接觸可靠性設(shè)計(jì)的流程，進(jìn)而編制出科學(xué)、合理的進(jìn)度計(jì)劃。

設(shè)計(jì)的流程一般包括事先研究、確認(rèn)可靠性的評(píng)價(jià)指標(biāo)、方案論證、樣品搜集、實(shí)驗(yàn)、設(shè)計(jì)優(yōu)化和改進(jìn)樣品等。

4.2 設(shè)計(jì)方案

在各種自然環(huán)境條件下對(duì)可靠性設(shè)計(jì)指標(biāo)的結(jié)構(gòu)、性能和工藝進(jìn)行確認(rèn)，并對(duì)整個(gè)方案進(jìn)行論證。設(shè)計(jì)方案是整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程中的統(tǒng)領(lǐng)性文件，因此必須要重視它的制訂和實(shí)施。

4.3 可靠性設(shè)計(jì)審查

設(shè)立這個(gè)審查機(jī)制的目的就是為了審查設(shè)計(jì)的樣品是否符合研發(fā)任務(wù)書(shū)和合同上的規(guī)定與標(biāo)準(zhǔn)，如果在審查之后發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)中存在不足，可以對(duì)其進(jìn)行評(píng)價(jià)和指正，然后提出相應(yīng)的建議，從而提升設(shè)計(jì)的效果，保證手機(jī)連接器的接觸性能。

4.4 設(shè)計(jì)定型時(shí)的參考文件

連接器要想實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)定型，就需要參考一些文件，包括研制任務(wù)書(shū)、技術(shù)合同、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、設(shè)計(jì)文件、工藝指導(dǎo)書(shū)、樣品評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)、樣品本身、可靠性保障要求、可靠性審查報(bào)告、設(shè)計(jì)審查文件和工藝檢查評(píng)估等。

5 結(jié)束語(yǔ)

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們對(duì)手機(jī)的需求量越來(lái)越大，對(duì)其質(zhì)量的要求也越來(lái)越嚴(yán)格，但是手機(jī)連接器的接觸問(wèn)題會(huì)使手機(jī)的質(zhì)量下降，無(wú)法滿足人們的使用需求，因此，手機(jī)行業(yè)應(yīng)著重分析、研究手機(jī)連接器的接觸問(wèn)題，提高手機(jī)的生產(chǎn)質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)

[1]馮萃峰，高錦春.腐蝕物包裹塵土導(dǎo)致手機(jī)接觸失效的研究[J].機(jī)電元件，2010（02）.

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〔編輯：王霞〕