軍用微矩形電連接器灌封工藝研究與應(yīng)用

包 望，孫海航

(中航工業(yè)沈陽興華航空電器有限責(zé)任公司，遼寧 沈陽 110021)

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軍用微矩形電連接器灌封工藝研究與應(yīng)用

包 望，孫海航

(中航工業(yè)沈陽興華航空電器有限責(zé)任公司，遼寧 沈陽 110021)

針對(duì)早期微矩形電連接器產(chǎn)品灌封后存在接觸體整齊性差、易發(fā)生抗電擊穿、絕緣性差和廢品率高等問題，基于多次試驗(yàn)與驗(yàn)證，提出了一種行之有效的灌封工藝方案。在該方案中，介紹了微矩形電連接器產(chǎn)品、灌封工藝、操作過程及應(yīng)用結(jié)果。應(yīng)用結(jié)果表明，采用該灌封工藝灌封的微矩形電連接器具有良好的力學(xué)性能和電氣性能，適用于軍用微矩形電連接器產(chǎn)品灌封；同時(shí)，對(duì)超微矩形電連接器灌封工藝的研究具有一定的指導(dǎo)意義。

微矩形電連接器；膠粘劑；灌封工藝

隨著我國武器裝備事業(yè)的快速發(fā)展，軍用武器裝備領(lǐng)域?qū)φ麢C(jī)性能及抵抗惡劣環(huán)境影響的能力要求提高，電連接器的密封性能越來越成為影響系統(tǒng)質(zhì)量的關(guān)鍵，而微矩形電連接器的密封工藝至今仍是一個(gè)不容樂觀的難題。尤其隨著整機(jī)設(shè)備所實(shí)現(xiàn)功能更加復(fù)雜，設(shè)備數(shù)量越來越多，微矩形電連接器向超微距形電連接器發(fā)展，進(jìn)而如何研制出既滿足密封性能要求又滿足空間使用要求的微矩形電連接器就成為電連接器研究的重中之重[1-2]。灌封工藝作為密封技術(shù)的重要部分，已成為軍方和技術(shù)人員廣泛關(guān)注的焦點(diǎn)。

針對(duì)早期微矩形電連接器產(chǎn)品存在灌封后接觸體高低不平、偏心，并在濕度大的環(huán)境中極易發(fā)生抗電擊穿、絕緣性差等影響產(chǎn)品交付周期、產(chǎn)品對(duì)接和廢品率高的問題，本文結(jié)合1.27 mm高密度網(wǎng)格間距微矩形電連接器灌封工藝的應(yīng)用實(shí)例，從產(chǎn)品概述、灌封工藝及其主要操作過程、應(yīng)用結(jié)果等方面介紹微矩形電連接器灌封工藝技術(shù)。

1 產(chǎn)品概述

1.27 mm高密度網(wǎng)格間距微矩形電連接器是孔間距為1.27 mm排列，帶金屬外殼，有印制板浸焊直式、彎式和導(dǎo)線焊接等3種端接形式的產(chǎn)品。插頭彈性插針與插座剛性插孔接觸實(shí)現(xiàn)電連接，彈性插針即為絞線式插針(俗稱麻花針)。插頭產(chǎn)品主要由插頭殼體、插針絕緣體、帶導(dǎo)線插針和灌封部位組成；插座產(chǎn)品主要由插座殼體、插孔絕緣體、帶導(dǎo)線插孔、界面封嚴(yán)體和灌封部位組成。其中的接觸體與絕緣體、絕緣體與殼體依靠膠粘劑灌封固定，具體產(chǎn)品裝配結(jié)構(gòu)及定位尺寸如圖1所示。該系列產(chǎn)品的空氣泄漏率、絕緣電阻、耐電壓、抗沖擊和振動(dòng)等產(chǎn)品技術(shù)性能要求符合GJB 2446-1995總規(guī)范要求。

圖1 產(chǎn)品結(jié)構(gòu)圖

2 灌封工藝及其操作過程

2.1 膠粘劑選擇

在電子工業(yè)中，常用的灌封膠有環(huán)氧樹脂、有機(jī)硅彈性體和聚氨酯膠粘劑，其中，環(huán)氧樹脂和有機(jī)硅彈性體應(yīng)用最為廣泛。常用典型封裝材料的性能及應(yīng)用特性對(duì)比見表1[3]。

表1 常用典型封裝材料的性能及應(yīng)用特性對(duì)比

根據(jù)1.27 mm高密度網(wǎng)格間距微矩形電連接器產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、使用環(huán)境要求及對(duì)常用典型灌封材料的性能、應(yīng)用特性進(jìn)行對(duì)比分析與試驗(yàn)，最后選用DG-3S雙組份環(huán)氧膠粘劑。DG-3S為耐溫-55～150 ℃的改性環(huán)氧膠粘劑，常溫固化，亦可加熱固化，分為甲、乙兩組份包裝。其膠接工藝簡(jiǎn)單，使用方便，固化快，具有良好耐油、水，耐酸、堿等耐介質(zhì)性，粘接力強(qiáng)，剝離強(qiáng)度(剝離最大值)≥19.6 N/cm，膠層韌性好，膠合件應(yīng)力小，無溶劑，對(duì)使用者無毒害，對(duì)潮濕面、油面亦可粘接，綜合性能優(yōu)良。

2.2 工藝流程圖

1.27 mm高密度網(wǎng)格間距微矩形電連接器灌封工藝方法包括膠粘劑的配制、絕緣體固定灌封、接觸體初步固定灌封、接觸體調(diào)平齊、接觸體固定灌封和檢驗(yàn)等主要步驟，灌封工藝流程圖如圖2所示。

圖2 灌封工藝流程圖

2.3 主要操作過程

2.3.1 配制膠粘劑

用電子秤準(zhǔn)確稱取少量膠粘劑于清潔的調(diào)膠盒內(nèi)，按質(zhì)量比為(1.5～2)∶1配制DG-3S膠粘劑，膠粘劑中不能混入雜物。用調(diào)膠棒連續(xù)攪拌雙組份膠粘劑1～2 min，至膠粘劑混合均勻、膠粘劑顏色一致，再進(jìn)行脫泡處理。調(diào)好的膠液不能放置時(shí)間過長(zhǎng)，最好在30 min內(nèi)使用完。

如灌封材料中混有大量氣泡，不僅影響產(chǎn)品外觀質(zhì)量，更重要的是影響產(chǎn)品的電性能和力學(xué)性能。對(duì)于環(huán)氧材料而言，無論是膠體中的內(nèi)應(yīng)力，還是外來的應(yīng)力，都使其不能連續(xù)、均勻地傳遞，造成應(yīng)力在氣泡處的集中，容易產(chǎn)生裂紋或開裂，使灌封失效；因此，膠粘劑雙組份混合后，應(yīng)采用真空設(shè)備進(jìn)行脫泡處理。

2.3.2 絕緣體固定灌封

將絕緣體裝入殼體，裝配到位后(為達(dá)到可靠的灌封性能，被粘接零件在灌封前表面需要進(jìn)行嚴(yán)格的表面清洗處理)，在絕緣體端面四周與殼體配合的縫隙邊緣涂抹少量膠粘劑(膠液填滿縫隙即可)；然后室溫自然固化20～30 min，以便將絕緣體與殼體粘住固定。在絕緣體與殼體固定時(shí)，應(yīng)注意膠液不能粘住絕緣體孔腔以及流溢到對(duì)接端面。

2.3.3 接觸體初步固定灌封

將接觸體組件與殼體組件裝在灌封定位夾具上，按產(chǎn)品要求將接觸體組件用鑷子裝入絕緣體孔中，并利用裝入工裝將接觸件裝配到位；再按DG-3S膠粘劑配制要求配制適量DG-3S粘接劑于調(diào)膠盒內(nèi)，用灌膠棒挑膠，在各排接觸件之間、殼體內(nèi)腔涂上一層底膠(膠層厚度與接觸體組件尾端端面平齊即可)，并用熱風(fēng)槍將膠液吹稀，使膠液充分滲入到接觸件間的間隙中(見圖3)；最后將電連接器連同灌封定位夾具一并放入電熱鼓風(fēng)干燥箱，在(80±10) ℃固化20～30 min(經(jīng)20～30 min固化后的膠粘劑并未完全固化，以便接下來接觸體調(diào)平齊工序操作)。

圖3 接觸體固定灌封底膠示意圖

2.3.4 接觸體調(diào)平齊

將產(chǎn)品從灌封夾具上取出后，目測(cè)檢查接觸體對(duì)接端面是否平齊。如出現(xiàn)不平齊現(xiàn)象，應(yīng)將產(chǎn)品重新裝入灌封夾具，并用熱風(fēng)槍加熱灌封件中的底膠(注意溫度不能>60 ℃且加熱時(shí)間不能過長(zhǎng))，使膠軟化，然后用校正工具校平齊。之后再將電連接器連同灌封夾具放入電熱鼓風(fēng)干燥箱，在(80±10) ℃干燥50～60 min。

2.3.5 接觸體固定灌封

接觸體初步固定灌封平齊后，將配制好的膠粘劑用灌膠棒挑入灌膠腔內(nèi)，并用熱風(fēng)槍將膠液吹平填滿，保證膠層均勻不外溢(見圖4)；然后，用細(xì)棉紗布蘸無水乙醇將非灌膠部位的膠液擦拭干凈，非灌膠部位不得有殘留膠體及其他污物；最后，將灌封好的產(chǎn)品放入(80±10) ℃的電熱鼓風(fēng)干燥箱中干燥100～120 min。為使膠體保持灌膠原狀，在其固化過程中不得牽扯導(dǎo)線(或使導(dǎo)線受力)。

圖4 密封灌封示意圖

膠液固化后不得有明顯氣泡(如有氣泡則需扎破，進(jìn)行補(bǔ)膠處理)，灌膠部位不允許有缺膠和脫膠現(xiàn)象(如有缺膠和脫膠則需進(jìn)行補(bǔ)膠處理)，膠面光滑，不得有雜物，導(dǎo)線在灌膠腔中的排列應(yīng)基本平齊。

2.3.6 檢驗(yàn)

灌膠后膠體無氣泡，表面光滑，非灌膠部位沒有膠液等雜物(見圖5)；接觸體分離力符合要求；產(chǎn)品接觸電阻≤30 mΩ；產(chǎn)品絕緣電阻≥5 000 MΩ；產(chǎn)品介質(zhì)耐壓≥800 V。

圖5 DG-3S灌封后的電連接器

3 應(yīng)用結(jié)果

通過上述工藝措施，對(duì)1.27 mm高密度網(wǎng)格間距微距形電連接器進(jìn)行灌封操作，可滿足其力學(xué)性能和電氣性能指標(biāo)要求。其空氣泄漏率、絕緣電阻、耐電壓、抗沖擊、抗振動(dòng)等產(chǎn)品技術(shù)性能及外觀整潔方面均符合GJB 2446-1995總規(guī)范要求；同時(shí)，該灌封工藝已應(yīng)用于其他相關(guān)微矩形電連接器灌封操作，且滿足其產(chǎn)品性能指標(biāo)要求。該灌封工藝裝配的產(chǎn)品以其優(yōu)良的性能和可靠性在市場(chǎng)上占有很大的份額，且每年都有大量的訂貨，在航空、航天和武器裝備等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，在多個(gè)重點(diǎn)型號(hào)均有應(yīng)用。

4 結(jié)語

應(yīng)用結(jié)果表明，本文提供的微矩形電連接器灌封工藝方法解決了早期灌封工藝存在的灌封后接觸體高低不平、偏心，并在濕度大的環(huán)境中極易發(fā)生抗電擊穿、絕緣性差等導(dǎo)致影響產(chǎn)品交付周期、產(chǎn)品對(duì)接和廢品率高等問題。且采用該灌封技術(shù)灌封后的微矩形電連接器操作性強(qiáng)，具有良好的力學(xué)性能和電氣性能，符合GJB 2446-1995總規(guī)范技術(shù)性能要求，適用于軍用微矩形電連接器灌封。該灌封技術(shù)為微矩形電連接器向超微距形電連接器領(lǐng)域發(fā)展，對(duì)超微矩形電連接器灌封工藝研究具有一定的指導(dǎo)意義。

[1] 朱鳳正.矩形電連接器的灌封設(shè)計(jì)[J].機(jī)電元件，1995(4)：19-20.

[2] 陳鳴瑤,孫亞振. 軍用電子設(shè)備外接電連接器密封灌注工藝研究[J]. 新技術(shù)新工藝, 2014(7):80-82.

[3] 高華，趙海霞.灌封技術(shù)在電子產(chǎn)品中的應(yīng)用[J].電子工藝技術(shù)，2003，24(6)257-259.

責(zé)任編輯 鄭練

Research and Application of Pouring Process to Military Micro Rectangular Electrical Connector

BAO Wang, SUN Haihang

(Shenyang Xinghua Aero Electric Co., Ltd. AVIC, Shenyang 110021, China)

For micro rectangular electrical connector products existing preloaded neat poor, prone to electrical breakdown, poor insulation, and rejection rate problems. Based on several tests and verification, propose an effective pouring process program. In this program, it introduces micro rectangular electrical connector products, pouring process, procedure and application results. Application results show that micro rectangular electrical connector which uses the pouring process epoxy adhesive potting has good mechanical and electrical property, and apply to pouring process to military micro rectangular electric connector products. Meanwhile, it has some significance for the ultrafine rectangular electrical connector research.

micro rectangular electric connector, adhesive, pouring process

V 242.45

A

包望(1988-)，男，助理工程師，大學(xué)本科，主要從事電連接器設(shè)計(jì)等方面的研究。

2016-05-18