USB3.1 type C失效機理分析

      JCE多年來專注於電連接器的可靠性分析研究，獲得豐碩成（chéng）果，總結USB插接件在使用（yòng）過（guò）程中存在著複雜的機械與電氣雙重特性，其常見失（shī）效模式和失效（xiào）機理如下：

1) 多餘物

     電連接（jiē）器內部存在的多餘物，會造成信號隨機失效。產生的原因主要有：

a.設計選材和結構不合理，由於插頭插座選用硬（yìng）度相差懸殊的異種材料，加上結（jié）構形式（shì）先天不（bú）足，構成了產生（shēng）多餘物的隱患。

b.極層結（jié）合力差，起（qǐ）泡掉皮電（diàn）鍍前對殼體表麵（miàn）的預處理不良，鍍銅後停留（liú）時間過長表麵氧化或鍍液成分（fèn）不正常等，都會導致膜互換性檢（jiǎn）查時稍經裝拆就極（jí）易剝離，特別是裝配連接部（bù）位。

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

2) 接觸（chù）不良

     接觸不良會造成接觸電阻大（dà）、導（dǎo）通不（bú）良，這也（yě）是電連接器的一個致命缺（quē）陷。從微（wēi）觀角度分析，任何（hé）光滑的表（biǎo）麵都是凹凸不平的。因（yīn）此（cǐ），兩個接點接觸時，不可能是整個接觸麵接觸，而是有限點的接觸。顯然，實際接觸麵小於視在接觸麵，其差異決定（dìng）於表麵光滑程度和接觸壓力的大小。實際接（jiē）觸麵分為兩部分：一是金屬與金屬的直（zhí）接接（jiē）觸，二是通過界麵氧化（huà）而形成氧化膜，有機（jī）氣體吸附膜或塵埃等（děng）所形（xíng）成（chéng）的沉（chén）積膜而相互接觸。因此，造（zào）成接觸電阻大（dà），導（dǎo）通不良（liáng）的原（yuán）因主要有：

 a.集中電阻大（dà）

     集中電阻是指電流（liú）通過接觸（chù）麵時，由於接觸麵縮小而導致電流線收縮所顯（xiǎn）示的（de）電（diàn）阻（zǔ）。它是由接觸壓力或熱作用破壞界麵膜而形成金屬（shǔ）與金（jīn）屬直接接觸所構成的電阻（zǔ）。其（qí）大小與材料本身的特性、生產工藝（如粗糙度、電鍍質量和熱處理後（hòu）的性能等）和接（jiē）觸壓力等有關。

當接觸壓力增大後，一方麵由於接（jiē）觸（chù）觸點的數（shù）量和（hé）麵積逐漸增（zēng）加，另一方麵當接觸麵的壓力超過材料屈服極限時，接觸（chù）觸點將從彈（dàn）性形變過渡到塑性（xìng）形變。因此，集中電阻將減小（xiǎo），最後趨於穩定。而插孔過大或接觸簧片應力（lì）鬆弛都將使接觸壓力減（jiǎn）小，集中電阻增大。

為保證接觸可靠和有一定（dìng）的接觸（chù）壓力，電連接器裝配前對插孔、插針都要（yào）進行的插撥力（分（fèn）離力）檢查。裝配（pèi）成成品（pǐn）後也應按（àn）技術條件進行單（dān）孔和總的插拔（bá）力（lì）檢查。

 b.膜層電阻大

     膜層電阻（zǔ）是（shì）指由（yóu）於周圍環境條件及有害氣體的影響，造（zào）成接觸表麵形成膜層而構成的電阻。當電連接器插孔插針采用（yòng）鍍銀時，加電壓通斷試（shì）驗後發（fā）現碳、硫、鋅、氧等有害元素會在接觸表麵大量出現（xiàn）。在表（biǎo）麵生成使（shǐ）接觸電阻不穩定的氧（yǎng）化膜。氧化膜的生長與溫度、濕度有（yǒu）很（hěn）大的（de）關係。溫度（dù）越高、濕（shī）度越大，生長速度（dù）就越快，這是（shì）膜層（céng）電阻的（de）主要來源之一。膜層電阻的另一來源是塵埃、鬆香、油（yóu）汙等在接觸表麵上機械附著、沉積，形成了較鬆散的表膜。由（yóu）於這些帶有微粒的物質極易嵌藏（cáng）在接觸表（biǎo）麵的微觀凹坑處，所以使有效的接觸麵積縮小，接觸電阻（zǔ）增大，且極不穩定。

3) 絕（jué）緣不良（漏電、絕緣電阻低（dī）、擊（jī）穿）

     連接器表麵有受潮的塵埃、焊劑（jì）等汙染物，有機材料析出物（wù）及有害（hài）氣體吸附膜與表麵水膜溶合形成離子性（xìng）導電通道。

4) 彈（dàn）性（xìng）元件斷裂

     由於材質不良或（huò）熱處理質（zhì）量控製不當，造成作為電（diàn）連接器鎖緊裝置的彈簧、壓簧等彈性元件（jiàn）脆斷、疲勞損壞等事故。電連接器製作完（wán）成後，其失效模式（shì）和失效機（jī）理已固定。隻有在可靠性設計基礎上，保證生產線上嚴格采（cǎi）取可靠性技術措施，如生產工藝的嚴格控製、生產環境條件的控製、各工序過程中的檢測等，才能保證電連（lián）接器的可靠性（xìng）和穩定性。