【文章內(nèi)容簡介】 途，多數(shù)電流分配的訊號接觸的用途需要更多的詳細分析，這些分析關(guān)于連接器要求和它們在本體中位置的接觸分配。 連接器測試　　討論到這個程度，也就牽涉到自身在連接器設(shè)計及材料、用途的考慮。現(xiàn)在把注意力轉(zhuǎn)向如何測試性能；也就是說，連接器測試可從兩個方面來評估﹕即做什么和如何做，為什么測試?！∵B接器測試的類型　　首先考慮做什么測試和如何做測試。在本書中的一些敘述中，一項連接器測試包括露天條件和設(shè)定條件的操作，由此也將定義這類操作，接下來是測試手段。例如，暴露在腐蝕性環(huán)境下的接觸阻抗測試一般被認為是一種環(huán)境測試。以上這些牽涉到做什么和如何做，這表明選擇和如何定義這些條件，測試哪些性能和如何做測試。至少有三類測試和測試手段﹕環(huán)境測試、機械性能測試、電氣性能測試?！　⊥ㄟ^介紹測試術(shù)語，接下來考慮測試原因。　連接器測試的原因　　連接器測試的基本原因是鑒定連接器性能。除設(shè)計鑒定測試外，原型或試驗型產(chǎn)品做測試可使連接器設(shè)計有充分依據(jù)，大部分連接器測試被引入每一個特定或合格測試程序用來鑒定產(chǎn)品性能。對于本次討論目標，特定的或合格測試不同于那種特殊的由連接器生產(chǎn)廠商定義的作為每一個檢測項目的測試。就條件測試而言，它是由消費者、產(chǎn)業(yè)界、國家的、國際標準來共同定義每一測試程序。在每個例子里，測試程序?qū)ù罅繙y試項目﹕環(huán)境測試、機械性能測試、電氣性能測試。測試項目和測試手段及認可的判斷標準都與連接器設(shè)計必須滿足的使用或市場要求有關(guān)。通常，這種露天條件和測試手段判斷標準是有一些一般代表性，在種意義上覆蓋了一個市場或一個使用范圍而不是針對某一個特殊使用?！　‘?dāng)一項特別使用成為測試程序項目時，測試可能被指定為性能鑒定測試。在這樣的一個例子里，暴露條件常常是更特別的。根據(jù)環(huán)境和暴露時間 　連接器測試類型類型　　　　暴露條件　　　　　測試手段環(huán)境測試　　混合的流動性氣體　滲水性　　　　　　溫度／濕度　　　　溫度升高　　　　　　熱老化性　　　　　潮氣吸收機械性能　　熱振動　　　　　　抗拉強度測試　　　　振動　　　　　　　摩擦系數(shù)　　　　　　耐久周期　　　　　適配力電氣性能　　過載電流　　　　　接觸阻抗測試　　　　電流循環(huán)　　　　　轉(zhuǎn)換阻抗長度可更適當(dāng)?shù)胤从硨l件及特殊使用的需求。這同樣是一個真實的測試手段及認可的判斷標準。這樣的測試是一個介于條件與性能測試的中間環(huán)節(jié)。　　可靠性測試伴隨著一個相似于用在別的合格或性能測試上的測試表。然而有兩個主要區(qū)別。首先，可靠性測試要求在暴露測試和操作環(huán)境間存在一個比合格測試更嚴格的已知的聯(lián)系，換句話說，測試可靠性必須在測試與使用上有一個加速因素是已知的。這也就是說，暴露在測試A中X天要等同于在使用B中Y年。這種要求通常無法滿足，并限制了做可靠性測試的。第二點不同在重要程度和統(tǒng)計處理上的認可判斷標準。條件測試認可判斷標準，例如暴露條件中阻抗的最大變化是一般性的，所以它們的價值在于，通過廣泛使用，提供可接受的性能?？紤]到使用，可靠性認可判斷標準將反映特殊要求，這將在很多案例中明顯超過合格價值。但可靠性認可判斷標準還將被運用去滿足更嚴格的統(tǒng)計要求——在特定的相同尺寸和數(shù)據(jù)分析——超過那些用在合格測試程序中的要求。 結(jié)論　　本節(jié)敘述的目的是介紹術(shù)語，并對于每個將在以下章節(jié)所提到的更詳盡的主題討論提供一個上下文背景。第二章　接觸界面及接觸過程　　在第一章已說過，接觸界面的微觀結(jié)構(gòu)決定了電連接器的電子性能和機械性能。例如，可分離接觸界面和永久性接觸界面的電阻值和插接力以及耐久性都依賴于接觸界面的微觀結(jié)構(gòu)。因些，有關(guān)接觸界面的的基本結(jié)構(gòu)和接觸界面形成的過程的知識對了解接觸界面對連接器的一些重要性能特征的影響是很必要的。這些知識，反過來，又會幫助理解界面的設(shè)計和制造界面的材料對創(chuàng)造和維護確實可靠的連接器特性的影響。下面的討論將主要針對可分離接觸界面，但是，這些相似的討論也與永久性機械接觸界面有關(guān)?！　∪缜八?，當(dāng)把插頭插入插座孔時，接觸界面就產(chǎn)生了。威廉先生提供了一份說明界面產(chǎn)生過程的詳細數(shù)據(jù)。　　有時候，根據(jù)連接器和地球外表的相似點，使連接器接觸點(aspots)具體化是很有益的。事實上，鄉(xiāng)村確實提供了一種非常有用的典型連接器接觸界面的拓樸模型。山丘高度與山丘間距離的比例和連接器接觸表面的微觀拓樸模型是相當(dāng)相似的。兩者之差異大約在1%至10%之間。根據(jù)輪廓測定法(profilometric)和語義學(xué)(SEM)原理繪出的詳細的連接器表面圖與普通的地球輪廓圖是相當(dāng)相似的，而且把兩個導(dǎo)體壓在一起，就象把美國的佛蒙特州翻過來蓋在英國的漢普夏郡，比例是1：3，000，000?！　∵@個模擬例子闡述了關(guān)于接觸界面構(gòu)形的凸凹面的重要性，并且介紹了微觀接觸界面的形狀。實際上，只有接觸界面的高點，即微觀凸面，能夠相互接觸。這些微觀凸面被稱為接觸點。雖然它還受其它因素的影響，但是接觸點的數(shù)量取決于接觸面的粗糙度，這一點以后將詳述。由于尺寸太小(微米數(shù)量級)；即使在“板對板”階段，在一克力的作用下，這些接觸點也會因發(fā)生塑性變形而被破壞。這個破壞要持續(xù)到一個足夠承受施加負荷的接觸表面形成時。威廉和格林針對這一問題作了詳細的討論?！　膽?yīng)用的角度看，上述討論暗指實際接觸界面的大小僅取決于施加的負荷。對于一個連接器來說，該負荷對應(yīng)于接觸正壓力。對于典型的連接器，接觸界面僅有一小部分(1﹪左右)是接觸的。　　接觸正壓力決定接觸面積，但如何分配這些接觸區(qū)域則取決于接觸界面的幾何形狀。如圖2所示，球面接觸將形成無數(shù)個圓形接觸點?！　∫蛐?，接觸界面的構(gòu)形依賴于接觸界面的粗糙度，該接觸界面的粗糙度又影響接觸點的數(shù)量、施加的負荷(該負荷影響接觸面積)和接觸界面的幾何形狀(該幾何開關(guān)又影響接觸點的分布)?！　〗佑|點的數(shù)量與接觸界面的依賴關(guān)系是合理的，下面將作進一步說明。按照威廉和格林的觀點，初始表面粗糙度決定接觸點的數(shù)量，但是有多少接觸點能接觸卻依賴于施加的負荷。連接器表面開始接觸時，只有最高的接觸點能接觸導(dǎo)通。這些一開始就接觸的接觸點的變形使得接觸界面越來越相互靠近，這樣，其它比一開始就接觸的接觸點稍低的接觸點也逐漸實現(xiàn)接觸導(dǎo)通。隨著負荷的增加，這樣的接觸點將依次變形。當(dāng)足夠數(shù)量的接觸點變形到某一程度，即，當(dāng)所有接觸點面積之和足夠支承施加的負荷時，這種變形便停止了。如果引用一個硬度的概念，那么，對這個過程就可進行直觀的描述了。材料的硬度是用力和單位面積比來定義的，例如克力每平方厘米。也就是說，如果某材料的硬度是10克力每平方厘米，那么一個10克力的負荷或力將產(chǎn)生1平方厘米的接觸面積。那么，接觸點的數(shù)量就依賴于表面接觸點和施加的負荷?！　〗佑|界面的宏觀幾何外形(例如球面與平面平面接觸)決定了機械接觸面積在整個接觸面積中的分配方式。，該圖用實例說明了當(dāng)外載荷增加時，接觸點的尺寸和數(shù)量也相應(yīng)地變化?！　≌訥reen ，該實驗顯示，當(dāng)一個鋼球分別用兩種不同的載荷，如20克力和80克力去擠壓一平面時，兩者的接觸界面就產(chǎn)生了。該實驗表明，在載荷作用下，接觸點的數(shù)量、單個接觸點的尺寸，以及由無數(shù)接觸點組成的宏觀接觸區(qū)域面積都將相應(yīng)地增加，這一結(jié)果與上面的論述完全相符。　　接觸界面的粗糙度或接觸點模型可以描述如下：接觸界面是由分布于宏觀接觸區(qū)域上的接觸點組成的。宏觀接觸區(qū)域的大小取決于接觸界面的幾何外形。接觸點的數(shù)量和大小處決于表面粗糙度和負荷。負荷也決定了接觸界面的光潔度?！　∵@種模型描述了接觸界面上的機械構(gòu)形，但是它僅僅從微觀上描述了接觸界面的外形。然而，考慮精煉爐的細微表面，甚至其表面的原子或分子結(jié)構(gòu)都是非常重要的。所有的金屬表面都覆蓋著一層原子數(shù)量級的薄膜。在金屬表面的最外層可能是大量的化合物薄膜。氧化物是最常見的一種，其它物質(zhì)(如：硫化物、氯化物以及復(fù)合膜)也可能存在，這是由金屬材料和金屬暴露環(huán)境條件決定的。不同金屬的熱力學(xué)性能和運動學(xué)性能差異很大，熱力學(xué)性能決定生成何種薄膜，運動學(xué)性能則影響薄膜的生成快慢?！　∪绻紤]接觸界面鍍層的話(這一點將在第三章論述)，那么上述薄膜對連接器性能的影響就顯得相當(dāng)明顯了。事實上，如第一章所述，接觸界面的鍍層可以分為貴重元素(不易發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的元素，如，金)和非貴重元素(如，錫，該元素表面通常有一層薄薄的氧化物層)。因此，可以認為：生成化學(xué)膜的類型以及生成速度都依賴于基材金屬和環(huán)境中的化學(xué)物質(zhì)。除了化學(xué)物質(zhì)以外，環(huán)境溫度和濕度也在薄膜生成時扮演了重要的角色?！　〕松鲜龌瘜W(xué)膜以外，其它復(fù)合膜(特別是含水量、組織以及各種各樣的其它污染物和微粒)也可能存在于金屬外表。這些復(fù)合膜也可能對連接器的機械和導(dǎo)電性能產(chǎn)生很大的影響，這一點將在以后闡述。　　本部分主要討論點接觸模式?jīng)Q定的接觸界面的機械特性，尤其是對摩擦和磨損的影響。從連接器性能的角度來看，摩擦的重要性在于它對于連接器配合力的和接觸界面的機械穩(wěn)定性的作用。在連接器性能顯然退化之前，磨損過程將影響連接器能經(jīng)歷的配合周期次數(shù)。在圖例中展示了兩種點接觸方式，其中a區(qū)接觸時間比b區(qū)接觸時間更長且經(jīng)歷的變形量更大。，在這些條件下a區(qū)的接觸面積將大于b區(qū)，也就是說a區(qū)的連接將會更比b區(qū)穩(wěn)固。此時a區(qū)的剪切力(或剪切強度)也比b區(qū)大。這種變化將會影響點接觸的摩擦和磨損。　　為預(yù)測將會遇到的問題，摩擦和磨損是兩種不同的方法，來描述點接觸界面在受到壓力之下的分離。接下來的討論僅僅涉及到單一點接觸模型。當(dāng)然接觸界面的性能將會影響多個的點接觸結(jié)構(gòu)以及由各個獨立的點接觸性能總和表現(xiàn)出來。此時將首先考慮摩擦作用的影響。 摩擦　　摩擦表現(xiàn)為一個力量，其作用是阻止兩個接觸表面之間在受到剪切力的作用下沿相對的方向移動。：　　　　　　　Ff=μFn 　　　　　　　　　　　　　（） 其中，　 Ff==摩擦力 　　 μ==摩擦系數(shù) Fn==維持兩表面接觸的力對連接器而言是接觸正壓力　　由Rabinowitz的理論，摩擦力可看作是分離兩表面間連接的必需力量。摩擦力可以從下面公式中，由接觸界面強度而進行簡單的估計： 　　　Ff=τs Ac 　　 　　　　　　　　　?。ǎ┢渲?，　　τs==剪切強度系數(shù)　　　　　Ac ==點接觸面積接觸區(qū)域與硬度，H(接觸高度)，以及由等式()中的力Fn 有關(guān)： Ac =κH/Fn （）比例常數(shù)κ由很多參數(shù)而定，例如表面鍍層的作用，潤滑的狀況，表面粗糙度，接觸正壓力以及變形的種類(彈性/塑性變形)，由此，我們將公式()與公式()合并后可得到： μ=κτs／H 　　　　 （）　　如Rabinowitz 所提出的，剪切強度和硬度同樣要由材料的性質(zhì)來決定，因此公式()中的系數(shù)可以被看作為1的常數(shù)?！　≡趯嵺`中，1不等，與理論上的偏差僅僅反映的了假設(shè)的簡化模式的限制，尤其是接觸總面積是金屬以及表面的分離產(chǎn)生在原來的接觸界面上?！　〉偷哪Σ料禂?shù)值表明接觸表面是由鍍層覆蓋的，其中有化學(xué)聯(lián)接層(如氧化物)，吸收層(如水或有機物)，以及趨向于應(yīng)用的潤滑劑層。這些涂層對于減少這兩種機械接觸表面的剪切強度都是非常重要?！　∥挥诮佑|端的氧化層可減少金屬接觸面積。氧化層能支持但并不能促進機械式的金屬接觸。減少金屬接觸面積將導(dǎo)致剪切力的降低，其最終的結(jié)果是摩擦系數(shù)的減少。　　有機涂層尤其是潤滑劑，提供了在兩表面間具有更低的剪切力的接觸表面和inhabit金屬接觸層，尤其是兩表面之間具有相對運動?！　「叩哪Σ料禂?shù)表明，點接觸的塑性變形作用和金屬性連接的產(chǎn)生，將會導(dǎo)致比基礎(chǔ)金屬材料更高的剪切強度。應(yīng)用到接觸界面上的剪切力將會導(dǎo)致在接觸界面上一定距離內(nèi)接觸碎片的產(chǎn)生，此時將會導(dǎo)致更大的碎片接觸表面積同時也將導(dǎo)致更的摩擦系數(shù)。使連接的碎片從原來接觸表面中分離出來的可能性提供一種磨損過程的模式。 磨損過程　　正如Bowden以及Tabor所提到的，摩擦和磨損過程要由接觸表面的分布位置而定。如前現(xiàn)所提到的，點接觸塑性變形將會由于加工時的變硬而導(dǎo)致接觸強度的增加。除了加工變硬之外另外一機理同樣很重要：也就是冷焊。冷焊與經(jīng)過接觸界面聯(lián)接的產(chǎn)生有關(guān)，而此接觸界面是出現(xiàn)在兩金屬表面將成為intimate接觸時。 在此條件下，相同的聯(lián)接機理將對金屬的粘著力量起到作用。事實上冷焊界面的強度高于基礎(chǔ)金屬，這是因為變形時產(chǎn)生加工硬化。這種可能性對在受到剪切力作用下的接觸將會產(chǎn)生很大的影響，也同樣要對磨損機理產(chǎn)生影響。，考慮一下當(dāng)給定冷焊接觸界面的模式時接觸界面的分離怎樣出現(xiàn)。在剪切力的作用下假定a區(qū)經(jīng)過了冷焊，將會從原來的接觸表面中分離出去，導(dǎo)致磨損碎片的和金屬轉(zhuǎn)移。b 區(qū)部分具有較低的變形，因此也具有較低的冷焊時的加工硬化，也將會在原來接觸表面的附近產(chǎn)生微小的分離，也就是說基本上沒有磨損和金屬轉(zhuǎn)移?！　∏笆鎏岬降哪p過程中，a區(qū)為粘著磨損而b區(qū)為光滑磨損。粘著磨損的特性是高的摩擦系數(shù)和在兩界面間出現(xiàn)金屬轉(zhuǎn)移，而光滑磨損過程是低的摩擦系數(shù)和極少的金屬轉(zhuǎn)移。應(yīng)當(dāng)注意到磨損是一個動態(tài)的作用過程，它只是當(dāng)兩接觸表面間有相對的運動時才會產(chǎn)生。在此運動過程中，連接增長和prow 成形將會隨著大量的接觸界面的形成和分離而出現(xiàn)，此時的結(jié)果將是磨損過程分布在其滑動的軌跡上。粘著磨損和光滑磨損軌跡上表面分別是粗糙和光滑的，此時可從相對的金屬轉(zhuǎn)移量而定?！　⊥瑯討?yīng)當(dāng)注意的是，如果a區(qū)分離產(chǎn)生的轉(zhuǎn)移磨損部分，將會在接觸界面上產(chǎn)生如研磨一樣的作用，這是由于它將產(chǎn)生的加工硬化，這里也就提到了第三個磨損機理：研磨磨損，如Antler所提到的，研磨磨損將會導(dǎo)致接觸界面的磨損率的增加?！　”砻婺δΣ亮澳p的影響可通過分析圖7加于討論，圖7大致顯示了摩擦力系數(shù)的變化，181。，作為隨負載變化的函數(shù)。負載變化開始及其存在的范圍依賴于表面膜，構(gòu)造或化學(xué)接合和表面潤滑狀況。據(jù)等式（）顯示，磨損系數(shù)κ，有相同的變化趨勢，但因為磨損機理的變化其變化階數(shù)很大，例如，接