車(chē)用連接器用于實(shí)現(xiàn)汽車(chē)電訊號(hào)碼的傳送與控制、線束與線束之間及電氣連接的電源線的基礎(chǔ)元件。車(chē)輛插頭導(dǎo)線接觸件的可靠接觸，電絕緣性能可靠，機(jī)械連接可靠，確保汽車(chē)電訊號(hào)碼的可靠傳遞，對(duì)部件進(jìn)行有效控制。
車(chē)輛連接器主要故障形式
通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用和試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析，汽車(chē)連接器的失效模式為觸點(diǎn)失效、絕緣失效、機(jī)械連接失效和其它失效模式，各失效模式所占比例分別為45％、20％、17％、18％。
電接觸失效：導(dǎo)致電氣連接器失效的主要因素是接觸電阻的變化，表現(xiàn)為接觸電阻不斷變化、異常發(fā)熱、氧化、燒蝕、斷路等現(xiàn)象，嚴(yán)重時(shí)絕緣損壞，引起短路。
絕緣失效：車(chē)輛絕緣不正常，耐壓能力降低，出現(xiàn)絕緣斷裂、短路燒蝕，更易造成車(chē)輛著火。
機(jī)械聯(lián)結(jié)失效：插頭、插座由于環(huán)境應(yīng)力、機(jī)械應(yīng)力等引起的損壞，不能正常插入，或者連接能力降低，失效。
其它失效：纜鎖結(jié)構(gòu)配合不當(dāng)，受外力作用電纜往復(fù)運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)致導(dǎo)線疲勞斷裂，絕緣損壞等故障。
一、電觸頭故障原因分析。
(1)沒(méi)有足夠的電接點(diǎn)壓力。
接線器是通過(guò)插針與插孔接觸來(lái)導(dǎo)電的，插孔是彈性元件，其質(zhì)量?jī)?yōu)劣對(duì)電氣連接的可靠性至關(guān)重要，插針插入插孔會(huì)引起彈性變形，然后對(duì)插頭產(chǎn)生接觸壓力，使其接觸壓力不穩(wěn)定或減小，從而影響接觸電阻的不穩(wěn)定性，受到一定的振動(dòng)、沖擊應(yīng)力。彈力原始發(fā)生的回彈變形、振動(dòng)、沖擊應(yīng)力足夠大，使用足夠長(zhǎng)的時(shí)間，都會(huì)導(dǎo)致瞬間失效。插入針孔長(zhǎng)期受力與反作用力，插入彈性元件逐漸產(chǎn)生永久行變形，出現(xiàn)應(yīng)力疲勞松弛現(xiàn)象，特別是在接觸點(diǎn)及環(huán)境溫度的作用下，插孔會(huì)出現(xiàn)蠕變現(xiàn)象，接觸壓力降低，接觸電阻增加。
(2)觸點(diǎn)磨損。
插入磨損：汽車(chē)連接器插合分離時(shí)，插針和插孔之間在一定的接觸壓力下，由于相對(duì)運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生摩擦，在摩擦過(guò)程中，接觸面將發(fā)生光潔損傷，幾何形狀變化，摩擦，粘結(jié)，產(chǎn)生磨屑，物料輸送等，并伴有熱。當(dāng)插針插入時(shí)，其表面鍍層金屬磨損，暴露出基底金屬，在外界環(huán)境作用下發(fā)生腐蝕，形成接觸不良。表面磨損量與接觸壓力、摩擦面表面光潔度、表面鍍層接觸的種類(lèi)、硬度、質(zhì)量、接觸面對(duì)導(dǎo)向處圓角是否光滑、插孔接觸部位幾何形狀等因素有關(guān)。當(dāng)觸點(diǎn)壓力大時(shí)，插入針頭和插孔內(nèi)孔口圓角連接不良，接觸部位粗糙，材料硬度低，鍍層質(zhì)量差，接觸對(duì)磨損更嚴(yán)重。連接件的插入壽命和接觸穩(wěn)定性都很差。
微動(dòng)磨損：兩面相對(duì)運(yùn)動(dòng)較小的兩面出現(xiàn)磨損現(xiàn)象，其振幅為1~100um，主要由溫度循環(huán)引起的熱脹冷縮及背景振動(dòng)所致，在工作條件下，汽車(chē)連接器由于振動(dòng)和熱震同時(shí)存在，所以經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)微動(dòng)現(xiàn)象。比如，在5℃/h內(nèi)波動(dòng)、循環(huán)20次、插針(黃銅制造)、插入針(黃銅制造)和插入針頭長(zhǎng)度為2x10-5/℃時(shí)，可達(dá)到5um。實(shí)驗(yàn)證明，當(dāng)微振達(dá)到幾百萬(wàn)次后，會(huì)對(duì)電觸頭的可靠性產(chǎn)生嚴(yán)重影響。例如，汽車(chē)運(yùn)轉(zhuǎn)5h,1000赫茲振動(dòng)頻率，相當(dāng)于產(chǎn)生1800萬(wàn)次微振。
1994年，美國(guó)MichealBryant提出了下一步的微振動(dòng)破壞模型，將失效分為7個(gè)階段。
(1)微細(xì)突起接觸；
(2)微振動(dòng)運(yùn)動(dòng)使微觀突起接觸暴露在銹蝕下，形成腐蝕膜層；
(3)微振的逆向運(yùn)動(dòng)刮削膜層，一部份落在“谷”上，另一部分壓入觸點(diǎn)。
(4)一步的微振再一次使觸點(diǎn)處于生銹狀態(tài)；
(5)微振蕩使微觀突起產(chǎn)生塑性變形，造成銹蝕膜層破碎，并形成碎屑和突出。
金屬混合：
(6)微觀突起逐漸受到銹蝕，接觸電阻增大；
(7)最后生銹碎屑填充“谷粒”，兩接觸面之間形成一層厚度至少20nm的絕緣層時(shí)，連接完全失效。
與之相比，電子連接器在低電壓、小電流的工作場(chǎng)合，微動(dòng)時(shí)與表面絕緣接觸，對(duì)物質(zhì)的危害更大，而在大功率的電力電路中，絕緣物會(huì)因電擊而被清除，從而影響電路。
二、電觸頭的可靠性設(shè)計(jì)。
接觸器電觸頭的可靠性設(shè)計(jì)重點(diǎn)為：接觸電阻、插拔力、接觸正壓。
觸點(diǎn)阻力設(shè)計(jì)
根據(jù)電接點(diǎn)理論，接觸電阻R=RC+Rf+Rp，式中：
Rp：是導(dǎo)體電阻，是端子與引出線奧姆電阻之和，其大小取決于選擇的端子和引出線材料、截面形狀和長(zhǎng)度。
RC：集中電阻，當(dāng)兩個(gè)接線柱相互接觸時(shí)，電阻器的表面無(wú)法完全接觸，即為微觀上點(diǎn)和點(diǎn)的接觸。如果電流從一個(gè)觸點(diǎn)流到另一個(gè)觸點(diǎn)，則由于電流線的收縮而產(chǎn)生阻力，所以所產(chǎn)生的電阻叫做收縮電阻。
Rf：膜層電阻，是指在觸點(diǎn)表面粘著一層薄膜，表面暗淡的薄膜和由薄膜引起的電阻。
觸點(diǎn)電阻的影響因素：材料自身特性、接觸壓力、生產(chǎn)工藝能力等。
端子材料的選擇
選擇高電導(dǎo)或低電阻率的端子材料(黃銅的導(dǎo)電率約為13℃，磷青銅導(dǎo)電率約26℃，而銅極板則為40℃)是降低接觸電阻最有效的方法。
端子選材的基本要求：
導(dǎo)電性能：導(dǎo)電率高，電阻小，接觸電阻?。?/span>
延展性：有助于端子成形；
硬度：增加機(jī)械磨耗和接觸面積，降低接觸電阻；
屈服強(qiáng)度：又稱(chēng)降伏強(qiáng)度，機(jī)械和材料科學(xué)的定義是，該材料開(kāi)始產(chǎn)生塑性變形(永久變形)應(yīng)力值，在彈性范圍內(nèi)存在較大位移；
彈力模數(shù)：大的彈性模數(shù)表較高的膜片易被破壞，有利于降低表面膜的接觸電阻，而較低的彈性模數(shù)可以增加彈性變形接觸面積；
應(yīng)力松弛：端子長(zhǎng)期受力或高溫，抗負(fù)荷能力仍可維持；
硬度：降低端子金屬的磨損。
觸頭插入力設(shè)計(jì)
對(duì)接觸電阻的影響因素中，接觸壓力影響最大，但通常不能測(cè)量接觸壓力。
接觸點(diǎn)在插入和拔出時(shí)，克服彈性接觸產(chǎn)生的阻力所需的力，稱(chēng)為觸點(diǎn)插入力和拔出力，當(dāng)接觸壓力越大，為了克服彈性接觸產(chǎn)生的阻力，需要更大的力，也就是說(shuō)，插入力越大，所以在一定意義上說(shuō)，在彈性觸點(diǎn)正壓作用下，插拔力觸點(diǎn)之間產(chǎn)生的摩擦。
當(dāng)插拔力在一定范圍內(nèi)變化時(shí)，接觸電阻的變化比較明顯，除此之外，接觸電阻的變化相對(duì)變鈍，即使插拔力增加很大，接觸電阻也不會(huì)明顯降低。在經(jīng)濟(jì)上考慮，超過(guò)一定限度后，再要求增加插拔壓力以降低接觸電阻，沒(méi)有實(shí)際意義。因此，為了減少接觸電阻，不應(yīng)該只考慮插入力。
接觸點(diǎn)壓力
觸壓是指在接觸面上產(chǎn)生并與接觸面垂直的力，影響接觸面性能。
正壓力因力學(xué)或環(huán)境應(yīng)力而降低，則會(huì)導(dǎo)致接觸電阻增大，超過(guò)規(guī)定值則導(dǎo)致電路故障。
有smart的趨勢(shì)，那就是接觸壓強(qiáng)要非常精確。
過(guò)于緊繃的缺點(diǎn)：
(1)增加插入端的壓力，容易導(dǎo)致端子變形；
(2)增加housing內(nèi)應(yīng)力，容易導(dǎo)致housing變形。
緊固性太小的缺點(diǎn)：
(1)接觸壓力不夠，導(dǎo)致接觸電阻大，接觸不良；
(2)端子易松脫。
絕熱破壞分析和可靠性設(shè)計(jì)
絕緣性電阻是對(duì)連接器的絕緣部分施加電壓，從而使其表面或內(nèi)部產(chǎn)生漏電流而呈現(xiàn)出電阻值。也就是絕緣電阻(MΩ)=絕緣體上的電壓(V)/漏電流(μA)。經(jīng)絕緣電阻檢驗(yàn)，確定連接器的絕緣性能是否符合電路設(shè)計(jì)要求，或在高溫、潮濕等環(huán)境應(yīng)力下，絕緣電阻是否符合相關(guān)規(guī)范。設(shè)計(jì)高阻抗電路時(shí)要考慮絕緣電阻。如果有較小的絕緣電阻，就會(huì)導(dǎo)致漏電，使電路無(wú)法正常工作。比如反饋電路的形成，由過(guò)大的漏流引起的熱電解和直流電解，會(huì)破壞連接器的絕緣，或者降低連接器的電氣性能。
（1）絕緣材料
電氣連接件在設(shè)計(jì)中選擇什么絕緣材料很重要，它常常影響到以后產(chǎn)品的絕緣電阻是否合格。例如一家工廠原來(lái)采用的是醋醛玻纖塑料及增強(qiáng)尼龍等材料制成的絕緣體，這類(lèi)材料含有極性，吸濕能力大，在常溫下能達(dá)到產(chǎn)品的要求，但在高溫、潮濕的環(huán)境中其絕緣性能不合格。之后用特殊的工程塑料PES(PES)，產(chǎn)品通過(guò)200℃1000h、240h濕濕實(shí)驗(yàn)，絕緣電阻變化很小，仍然高于105MΩ，沒(méi)有出現(xiàn)異常變化。
（2）密封性差。
在干燥區(qū)域內(nèi)的電子電器和線束受熱/高濕及化學(xué)塵埃影響較小，濕區(qū)恰恰相反，如果密封性不好，可能導(dǎo)致電器和線束進(jìn)水，造成內(nèi)部電路短路/腐蝕等，直接導(dǎo)致功能失效，這就需要線束連接器插接件做好密封保護(hù)。
不合理的密封結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：
①密封膠圈壓縮量不足，線束平順安裝密封無(wú)問(wèn)題，折彎后密封失效；
②耐老化性和力學(xué)性能不佳，長(zhǎng)期使用老化開(kāi)裂，造成密封失效，設(shè)計(jì)密封結(jié)構(gòu)時(shí)優(yōu)先選擇徑向密封結(jié)構(gòu)；
③凝露：
接頭內(nèi)因工作時(shí)發(fā)熱內(nèi)部空氣含水率高，停機(jī)后因溫差使空氣中的水份沉淀在低溫表面，進(jìn)而導(dǎo)致絕緣失效，尤其是驅(qū)動(dòng)電機(jī)連接器等發(fā)熱元件連接器；
大氣主要是干燥的空氣，水汽，灰塵。含水率是指空氣中水蒸汽的含量，飽和濕度是指單位容積空氣在某一溫度條件下可含水汽的最大值；
含水率隨氣溫的變化而變化，隨氣溫升高而增加。相對(duì)濕度為30%~60%，適合一般電器設(shè)備使用。若維持空氣絕對(duì)濕度恒定，降低氣溫，溫度下降到一定值，空氣中濕度將達(dá)到飽和，繼續(xù)冷卻，空氣中水分就會(huì)析出，出現(xiàn)液態(tài)水析出的現(xiàn)象叫做「凝露」。在保持濕度與大氣壓恒定的情況下，露點(diǎn)溫度可以使空氣中的相對(duì)濕度達(dá)到100%。
在實(shí)驗(yàn)室條件下，凝露現(xiàn)象主要有兩類(lèi)。一是在升溫階段，殼體表面溫度高于環(huán)境溫度，殼體表面與露點(diǎn)以下的產(chǎn)品表面遇上露點(diǎn)溫度后，殼體表面溫度升高，殼體表面溫度下降，產(chǎn)生凝露。
另外，殼體內(nèi)壁溫度達(dá)到室內(nèi)空氣露點(diǎn)溫度時(shí)，外部環(huán)境先冷卻，使殼體內(nèi)壁比內(nèi)空氣溫度低，從而形成凝露。
所要解決的凝露問(wèn)題主要是第二個(gè)，防止內(nèi)壁產(chǎn)生凝露，影響電器內(nèi)部的性能。冷凝是溫度和濕度綜合作用的結(jié)果，環(huán)境濕度高，氣候溫差大，易發(fā)生凝露；
我們國(guó)家幅員遼闊，氣候差異很大，沿海環(huán)境濕度大，西北地區(qū)溫差變化大，這類(lèi)區(qū)域一般較容易發(fā)生凝露。
用硅膠干燥劑涂覆金屬表面后，當(dāng)金屬表面溫度低于露點(diǎn)溫度有水份析出時(shí)，先將其吸附于金屬表面，然后將其吸附飽和，然后再進(jìn)行吸附。因此，在金屬表面涂覆硅膠涂料，在一定的時(shí)間內(nèi)可以有效地延緩露珠的生成，但不能達(dá)到除濕的目的，而且增加了加工與維護(hù)費(fèi)用，另外還增加了透氣閥。
④虹吸：
電子元件如連接件的進(jìn)水主要有兩條，一是外部流體通過(guò)地心重力滲入到其內(nèi)部，例如，連接件沒(méi)有密封環(huán)，或者是水汽從線束的內(nèi)部連接點(diǎn)(如無(wú)保護(hù)焊點(diǎn)/壓接點(diǎn)/搭鐵點(diǎn))進(jìn)入；這里強(qiáng)調(diào)一下“虹吸”，因?yàn)橐话汶娖髟诠ぷ鲿r(shí)有一定的溫度，內(nèi)空氣形成一定的壓力，停機(jī)后溫度下降，內(nèi)部壓力也會(huì)降低，此時(shí)會(huì)形成氣壓差，如連接器密封不良，水的蒸氣從銅絲之間穿過(guò)縫隙進(jìn)入內(nèi)部，造成功能失效。
（3）高溫
溫度過(guò)高會(huì)損壞絕緣材料，導(dǎo)致絕緣電阻、耐壓性能下降，對(duì)金屬外殼、高溫可使接觸件失去彈性，加速氧化并發(fā)生變質(zhì)。例如用GJB598生產(chǎn)的耐環(huán)境快速分離的電連接器系列2產(chǎn)品，在25℃時(shí)絕緣電阻應(yīng)不低于5000MΩ，而在高溫200℃時(shí)，也可減小到不小于500MΩ，在電氣連接設(shè)計(jì)中考慮了負(fù)載溫升，工作狀態(tài)下不超過(guò)絕緣材料額定工作溫度。
（4）濕度
濕度過(guò)大導(dǎo)致絕緣體表面蒸汽的吸收與擴(kuò)散，易使絕緣電阻降至MΩ以下。在長(zhǎng)時(shí)間的高溫環(huán)境中，絕緣體的物理變形、分解、逸生成物，產(chǎn)生呼吸效應(yīng)、電解腐蝕和裂紋。按照GJB2281生產(chǎn)的帶狀電纜電氣接頭，在標(biāo)準(zhǔn)大氣條件下，絕緣電阻值不得小于5000MΩ，經(jīng)相對(duì)濕度90%~95%、40±2℃96h溫?zé)嵩囼?yàn)后，絕緣電阻下降到不小于1000MΩ。
（5）污損
絕緣子內(nèi)和表面的清潔度對(duì)絕緣電阻影響很大，這是因?yàn)橛糜谧⑺芙^緣體的粉料或膠接在下面絕緣安裝板的膠料中混雜著雜質(zhì)，或者由于多次插拔磨損殘留金屬屑及端接錫焊時(shí)焊劑殘留滲入絕緣體表面，從而降低絕緣電阻。例如一家工廠生產(chǎn)的圓型連接器，在成品檢驗(yàn)時(shí)發(fā)現(xiàn)一件產(chǎn)品。
