- 汽車連接器的摩擦腐蝕與電鍍問題
- 汽車連接器接插問題
- 將壓合端子技術(shù)引入汽車連接器的制造
- 特氟隆微顆粒提高連接器穩(wěn)定性
- 兩步壓接法用于加強端子連接
- 新型防斜插連接器接口
一輛典型輕型汽車大約有1500個連接點，其中50%到60%用于關(guān)鍵的配電功能。汽車連接器被用于日益惡劣的環(huán)境，包括溫度（低至零下40°C，高達零上155°C）、振動、氧化作用以及摩擦腐蝕，我們開始認識到設(shè)計攻關(guān)的重要性。
實際上這件事情做起來并不簡單，大多數(shù)商業(yè)電子元器件出現(xiàn)故障時最多讓人感到煩惱失意，可是如果關(guān)鍵汽車零配件連接出現(xiàn)問題，則會引起火災(zāi)報警器、制動器或安全氣囊失靈，導致嚴重后果。
連接器制造商必須識別并分析環(huán)境中那些可能對連接器性能造成影響的物理和機械現(xiàn)象。按照汽車制造商規(guī)定的應(yīng)用條件，為了評估連接器的穩(wěn)定性，連接器制造商實施了精細的測試程序。如果出現(xiàn)連接器故障，大多可確定為下述三種故障模式之一：摩擦腐蝕、電氣故障以及連接器接插問題。
摩擦腐蝕與電鍍問題
腐蝕性氣體、高濕度和強烈振蕩是引起氧化作用和摩擦腐蝕，并導致連接器故障的三大條件。這些環(huán)境因素會對錫和鉛錫接觸表面造成極大的影響，有90%的連接器表面屬于這種情況。
通常，人們采用電鍍貴重金屬的方式，如鍍金或鍍銀，因為這些金屬不會發(fā)生氧化作用。這些鍍層的厚度從0.5µm至1.27µm不等。然而，令人遺憾的是，由于含有這些貴重金屬以及對其加工使得這類電鍍工藝價格不菲，所以人們盡可能少用這類電鍍材料。在汽車電氣線束應(yīng)用中，大約只有10%的連接點使用了這類金屬。
其結(jié)果是，一些主要的連接器供應(yīng)商，例如FCI給出了其他可供選擇的電鍍解決方案（例如純錫電鍍、錫-特氟隆TinTeflon、NXT和壓合技術(shù)），不僅滿足了OEM的成本要求，而且產(chǎn)品具有同樣的性能。
因為必須符合高標準的汽車規(guī)格要求，源于電信市場的壓合端子技術(shù)（連接器到電路板）備受矚目。由于汽車PCB比應(yīng)用于電信行業(yè)PCB要薄，操作溫度（125oC）也要高很多而且使用環(huán)境有振動，想要將這種技術(shù)引入到汽車系統(tǒng)不是一件容易的事情。
這種技術(shù)帶來了顯著的工藝成本效益，它將一個無焊錫引腳壓入到金屬PCB板孔中。為適用于嚴格的汽車應(yīng)用條件，F(xiàn)CI壓合端子經(jīng)過專門的設(shè)計，在插入PCB時提供完全可控的力度，將阻力和變形降到最低，確保與PCB的接口穩(wěn)固。
由于比波峰焊更具成本效益，加之工藝完全自動化，降低了PCB成本，F(xiàn)CI蝶形解決方案（和相關(guān)的應(yīng)用工具）越來越受到汽車制造商的青睞。除性能優(yōu)越（兼容SMT工藝以及卓越地保持元件的完整性）以外，由于不存在對PCB的熱沖擊和錫橋的風險，它還提高了附加工藝質(zhì)量。
此外，F(xiàn)CI發(fā)現(xiàn)：在壓合應(yīng)用中使用正確的電鍍工藝和引腳的條件下，當觸點受各種外部條件制約（例如：急劇的溫度變化、相對濕度變化、長期處于干燥環(huán)境和氣體腐蝕）的時候，觸點抗阻性一直保持較小變化。然而，隨著引腳數(shù)量的增加，壓力會變得很大，所以在將連接器插入到基座時應(yīng)非常小心。
FCI研制了一種名為“NXT”的新型電鍍工藝。基于一種非晶態(tài)鎳的化學性質(zhì)，它可以提供非常平滑均勻的電鍍表面，能夠大幅度減少金鍍層的厚度（大約減少80%）。在安全關(guān)鍵應(yīng)用中，這種技術(shù)能支持極低的信號電流。
多引腳連接器向連接電鍍系統(tǒng)提出了另一個考驗。出于人體工程學的考慮，連接器插入力應(yīng)盡可能小，但隨著電路計數(shù)的增加，插入連接器所需的力將會成比例增加。然而，電性能通常表明每個觸點都獲得高觸點壓力（通常引起高插入力），這與獲取低連接器插入力的目標是相抵觸的。[page]
為解決這個問題，人們研制了一種新型接觸表面。特氟隆（Teflon）微顆粒在普通錫槽內(nèi)經(jīng)過相同處理并有選擇性地電鍍到接觸表面。微顆粒可將一個典型的鍍錫的端子插入力降低40%以上。這種解決方案可使連接器擁有更多的引腳，且無需插入輔助裝置——增強人機工程學并提高連接器穩(wěn)定性。此外，經(jīng)測量顯示，當端子易受振動影響時，錫-特氟隆（Tin-Teflon）表面比其他任何鍍錫觸點具有更好的防摩擦腐蝕效果。
電氣故障：加強式新型壓接技術(shù)
線纜與端子的連接問題是引發(fā)保修和連接器系統(tǒng)故障主要原因之一。對于汽車配線系統(tǒng)，壓接是一種非常普遍的方法，用于將端子連接到線纜上。這種工藝已被證明可靠。與焊接法相比，在提高壓接可靠性方面它更加經(jīng)濟實惠、簡單易操作。為改善端子夾頭幾何形狀，連接器制造商投入了大量精力。通過一項廣泛的分析實驗研究，F(xiàn)CI不僅研制出一種新型的用于壓接優(yōu)化的解析工具，還提出一種具有創(chuàng)新意義的新型壓接幾何形狀。
FCI的“兩步法”壓接解決方案提出一種可以在傳統(tǒng)壓接沖床上以典型高速壓接率生產(chǎn)的壓接方法。“兩步法”壓接完成時模具內(nèi)部會發(fā)生兩次沖擊。
第一步，在端子夾頭區(qū)域任意一側(cè)進行普通壓接操作。和其他任何壓接一樣，在壓縮沖程結(jié)束后沖壓機和鐵砧分離，壓接會稍微松弛。絞線不再像此前那樣緊湊地結(jié)合在一起，電阻擁有更高阻值。
在壓接工藝的第二步驟中這個問題得到解決。壓接模具第二次沖擊夾頭區(qū)域。在之前經(jīng)壓接處理的位置之間有一個夾頭部分，這一次沖擊的是這個夾頭部分的中間位置。廣泛的測試已表明：通過“兩步法”工藝可以獲得最佳的、長期的絞線壓縮效果。由于消除了壓縮回跳，壓接地帶產(chǎn)生的冷焊得到了加強和穩(wěn)固，壓接具備了較高的可靠性。兩步壓接適用于需要極低電流和過渡電阻的所有應(yīng)用。安全氣囊傳感器和控制器就是這類應(yīng)用的例子。
連接器接插問題
在裝配廠向汽車內(nèi)安裝配線時，連接器的不當接插可能會導致連接器故障。為克服這個問題，設(shè)計工程師研發(fā)了各種各樣的連接器鎖止裝置，其中一個例子就是FCI研制的彈簧鎖（Spring-Lock）。當連接器的兩個半部接插在一起的時候，彈簧裝置會被壓縮。如果正確接插，連接器彈簧鎖將發(fā)揮作用，使兩個連接器結(jié)合在一起。如果連接器沒有完全接插到位，彈簧則會彈開兩個半部（當安裝人員松手放開連接器時），這表明連接失敗。
另一個辦法就是使用一個接插輔助裝置來簡化較大的連接器的接插工藝。FCI的新型ErgoMate™技術(shù)采用一個齒輪式凸輪和滑塊裝置。這個滑塊裝置可使連接器接插時從裝配器處獲得一個流體動力，這樣就無需典型連接器驅(qū)動次級操縱桿或滑塊。與其他方法相比，因為有了凸輪，連接器插入力能夠減少40%。FCI最新推出的APEX24-wayHybrid連接器就運用了這項技術(shù)。當工效設(shè)計獲得改善的時候，裝配變得簡單易行，連接穩(wěn)定性也隨之增加。
FCI解決了另一個與安全氣囊點火模塊線纜連接有關(guān)的問題。在過去的20年中，大量生產(chǎn)了煙火信號裝置（安全氣囊和安全帶預(yù)張緊器），但其中的一些裝置在汽車裝配過程中很難觸及到，這就需要安全爆管連接器接接插口。
FCI的解決方案提出一種新型防斜插連接器接口——MCCAK-2。（爆管連接器是一種專為車內(nèi)煙火信號裝置而設(shè)計的電連接器。這些連接器非常小巧，通常會帶有信號濾波裝置如鐵氧體或線圈以供信號加工。當連接器插入或拔出安全氣囊時，使用特殊的短接觸點可以防止由于寄生信號輸入而引起的安全氣囊疏忽觸發(fā)。）由于采用先進的安全應(yīng)用程序（例如行人保護裝置），使得這種連接更加復(fù)雜，因此需要密封爆管連接器解決方案。
在應(yīng)用于汽車外部和引擎罩下方時，將連接器的電觸點密封是非常重要的。對于連接器制造商來說，提供價格低、穩(wěn)定性高、裝配容易的潛式連接器解決方案是一件極具挑戰(zhàn)性的事情。在高密度或多引腳系統(tǒng)中，采用墊片密封件或多孔密封環(huán)是一種標準做法。設(shè)計時，這類密封件有兩個主要問題必須解決。
第一，需要通過封孔來插入端子，這意味著一個方形或矩形端子要穿過一個圓形封孔。這就必須對端子的合成插入力進行控制以防止線纜彎曲。
第二，不同線徑對密封的要求。通常，這迫使采用封孔較小、彈性較大的密封件以適用于不同線徑，而這樣增加了密封件損壞或撕裂的可能性。
FCI借鑒潛艇的方法，提供的專為發(fā)動機管理系統(tǒng)而設(shè)計的CMC系列連接器就是一種具有創(chuàng)新意義的密封法。通過密封件線纜（帶有端子的）裝配到連接器內(nèi)，然后布線蓋對密封件進行進一步壓縮。這樣，在裝配過程中只產(chǎn)生較小密封壓力或作用力，實際應(yīng)用時可獲得較大密封壓力或作用力。
所有這些創(chuàng)新發(fā)展都表明了連接器設(shè)計者和制造商不斷為要求越來越高的市場提供新產(chǎn)品的決心。作為全球機動車連接器行業(yè)的領(lǐng)先者，F(xiàn)CI擁有悠久的創(chuàng)新歷史，它還將一如既往地努力提高汽車的可靠性，最終讓客戶滿意。
