USB3.1 type C失效機理分析

      JCE多（duō）年來專注於電（diàn）連接器的可靠性分析研究，獲得豐碩成果，總結USB插接件在使用過程中（zhōng）存在著（zhe）複雜的機械與電氣雙（shuāng）重特性，其常見失（shī）效模式和（hé）失效機理如下：

1) 多餘物

     電連接器內部存在的多餘（yú）物，會造成信號隨（suí）機失效。產生的原（yuán）因主要有：

a.設計選材和結構不合（hé）理，由於插頭插座選（xuǎn）用硬度相（xiàng）差懸殊的異種材料，加上結構形式先天不足，構成了產生多餘物的隱患。

b.極層（céng）結合（hé）力差，起（qǐ）泡掉皮電鍍前對殼體表麵的預處（chù）理不良，鍍銅後停留時間過長（zhǎng）表麵氧化或鍍液成（chéng）分不正常等，都會導致（zhì）膜互換性檢查時稍經裝拆就極易剝離，特別是裝配連接（jiē）部位（wèi）。

c.加工精度及尺寸一致性差互換性檢查（chá）時發現裝配連接部位有殘留的加工毛刺或公差配合尺（chǐ）寸過緊，將過盈金（jīn）屬切削（xuē）下來而產生多餘物。

2) 接觸不良

     接觸不良會（huì）造成接觸電阻大、導通不良，這也是電連接器的一個致命缺陷。從微觀角度分析，任何光滑的表麵都是凹凸不平的。因（yīn）此，兩個接點接觸（chù）時，不可能是整個接觸麵接觸，而是有限點（diǎn）的接觸（chù）。顯然，實際（jì）接觸麵小於視在接觸麵，其差異決定於表麵光滑程度（dù）和接觸壓力的大（dà）小。實際接觸麵分為兩部分：一是金屬與金屬的直接接（jiē）觸（chù），二（èr）是通過界麵（miàn）氧化而形成氧化膜（mó），有機（jī）氣體吸附膜或塵埃等所形成的沉積膜（mó）而相互接觸。因此，造成接觸（chù）電阻大，導通不良的（de）原因主要有：

 a.集中電阻大

     集中電阻是指電流通過接觸麵時，由（yóu）於接觸麵縮小而導致電流線收縮所顯（xiǎn）示的電阻。它是（shì）由接觸壓力或（huò）熱作用破壞界麵膜而形成金屬與金屬直接接觸所構成的電阻。其大小與材料本身的特性、生產工藝（如粗糙（cāo）度、電（diàn）鍍質量和熱處理後的性能等）和接觸（chù）壓力等有關。

當接觸壓（yā）力增大（dà）後（hòu），一方麵（miàn）由於接（jiē）觸觸點的數量和麵積逐漸增加，另一方麵當接觸（chù）麵的壓力超（chāo）過材料屈服極限時，接觸觸點（diǎn）將從彈性形變過渡到塑性形變。因此，集中電阻將減小，最後（hòu）趨（qū）於穩定。而（ér）插孔過（guò）大或接觸簧片應力鬆弛都將使接觸壓力減小，集（jí）中（zhōng）電阻增大（dà）。

為保證接觸可靠和有（yǒu）一定的接觸壓力（lì），電連接（jiē）器裝配前對（duì）插孔（kǒng）、插針都（dōu）要進行的插撥力（分離力）檢查。裝配成成品後也應按技術條件進行單孔和總（zǒng）的插拔力檢查。

 b.膜（mó）層電阻大

     膜層電阻是指由於周圍環境條件（jiàn）及有害（hài）氣體的影響，造成接（jiē）觸表麵形成膜層而構成的電阻。當電連接器插孔插針采用鍍銀時，加電壓通斷試驗後發現碳、硫、鋅、氧等有害元素會在接觸表麵大量出現。在表麵生成使接觸電阻不穩定的氧化膜。氧化膜的生長與溫度、濕度有很大的關係。溫度越高、濕度越大，生長速度就越快，這是膜層電阻的主要來源之一。膜層電（diàn）阻的另一來源是塵（chén）埃、鬆香、油（yóu）汙等在接觸表（biǎo）麵上機械附（fù）著、沉積，形成了較鬆散的表（biǎo）膜。由於這些帶有微粒的物質極易嵌藏在接觸表麵的微觀凹坑處（chù），所以使有效的接觸麵積縮小，接觸電阻增大，且極不穩定。

3) 絕緣不良（漏電、絕（jué）緣電阻低（dī）、擊穿）

     連接器表麵有受潮的（de）塵埃、焊劑等汙染物，有機材料（liào）析出物及（jí）有害氣體（tǐ）吸附膜與表麵水膜溶合形成離子性導電通道。

4) 彈性元件斷（duàn）裂

     由於材質不良或熱處理質量控製不當，造成（chéng）作為電連接器鎖（suǒ）緊（jǐn）裝置的彈簧、壓簧等彈性元（yuán）件脆（cuì）斷、疲勞損壞（huài）等事故。電連接器製作完成（chéng）後，其失效模式和失（shī）效（xiào）機理已固定。隻有在可（kě）靠性設計基礎上，保證生產線上嚴格采取可靠性技術（shù）措施，如（rú）生產工藝的嚴格控製、生產環境條件的控製、各工（gōng）序過程中的檢測等，才能保證電連接器（qì）的（de）可靠性（xìng）和穩定性。