管理者による
2025-01-03 06:26:45
コネクタ検出不良の原因の分析
I. はじめに
高周波電気コネクタであろうと低周波電気コネクタであろうと、電気コネクタの正常で信頼性の高い動作を保証するための最も基本的な電気的パラメータは、絶縁抵抗、絶縁耐電圧 (電気強度とも呼ばれます)、および接触抵抗です。通常、電気コネクタの製品技術条件の品質適合検査では、グループAとグループBの定期受入検査項目に明確な技術指標要件と試験方法が記載されています。これら3つの検査項目は、ユーザーが電気コネクタの品質と信頼性を判断するための重要な基準でもあります。しかし、著者が長年にわたって行ってきた電気コネクタ検査の実践によれば、関連する技術条件の具体的な実装には、さまざまなメーカー間、および製造業者とユーザーの間で、依然として多くの矛盾と相違点があることがわかりました。多くの場合、使用する機器、試験器具、操作方法、サンプル処理、環境条件などの要因の違いにより、検査の精度と一貫性が直接影響を受けます。したがって、著者は、電気コネクタ検査の信頼性を高めるためには、現在の3つの日常的な電気性能検査項目と実際の業務における問題点について特別な議論を行うことが非常に有益であると考えています。
さらに、電子情報技術の急速な発展に伴い、新世代の多機能自動検査機器が、元の単一パラメータ試験機器に徐々に取って代わっています。これらの新しいテスト機器を適用することで、電気的性能の検出速度、効率、精度、および信頼性が大幅に向上することは間違いありません。
II。絶縁抵抗検査
- 動作原理
- 絶縁抵抗とは、コネクタの絶縁部に電圧がかかり、絶縁部の表面または内部に漏れ電流が発生したときの抵抗値のことです。つまり、絶縁抵抗 (MΩ) = 絶縁体にかかる電圧 (V) /漏れ電流 (μA) です。絶縁抵抗検査により、コネクタの絶縁性能が回路設計の要件を満たすことができるかどうか、または高温多湿などの環境ストレスにさらされた場合に、その絶縁抵抗が関連する技術条件の規定に準拠しているかどうかが判断されます。
- 絶縁抵抗は高インピーダンス回路の設計における制限要因です。絶縁抵抗が低いとリーク電流が大きくなり、回路や通常の動作に支障をきたします。たとえば、フィードバックループが形成されると、過剰な漏れ電流や直流電気分解によって発生する熱により、絶縁が損傷したり、コネクタの電気的性能が低下したりします。
- 影響要因
主に、絶縁材料、温度、湿度、汚染、試験電圧、試験電圧の連続印加時間などの要因の影響を受けます。
- 絶縁材料
製品の絶縁抵抗を安定的に評価できるかどうかに影響することが多いため、電気コネクタを設計する際に使用する絶縁材料を選択することは非常に重要です。たとえば、ある工場では、もともとフェノールガラス繊維プラスチックと強化ナイロン材料を使用して絶縁体を作っていました。これらの材料は極性基を含み、吸湿性が高い。その絶縁性能は、室温では製品要件を満たすことができますが、高温多湿の条件下では不十分です。その後、特殊エンジニアリングプラスチックPES（ポリフェニレンエーテルスルホン）材料が採用されました。製品を200°C、1000h、240hの湿度テストを受けた後、絶縁抵抗の変化は比較的小さく、異常な変化もなく105MΩを超えていました。
- 温度
高温になると絶縁材料が損傷し、絶縁抵抗や耐電圧性能が低下する可能性があります。金属シェルの場合、高温により接触部が弾性を失い、酸化が加速し、めっきが劣化する原因となります。たとえば、GJB598に準拠して製造された耐環境性に優れたクイックディスコネクト電気コネクタシリーズII製品では、絶縁抵抗は25°Cで5000MΩ以上と規定されていますが、200°Cでは500MΩ以上に低下します。
- 湿度
湿度の高い環境では、絶縁体の表面に水蒸気が引き寄せて拡散し、絶縁抵抗がMΩレベル以下に低下しやすくなります。高温環境に長期間さらされると、絶縁体の物理的変形、分解、製品の流出、呼吸効果の発生、電解腐食、ひび割れが発生する可能性があります。たとえば、GJB2281に従って製造されたリボンケーブル電気コネクタの場合、標準大気条件下での絶縁抵抗値は5000MΩ以上でなければなりませんが、90％〜95％の相対湿度、40±2°C、96時間の湿気熱試験の後、絶縁抵抗は1000MΩ以上に低下します。
- コンタミネーション
絶縁体の内部と表面の清浄度は、絶縁抵抗に大きな影響を与えます。射出成形の絶縁体に使われる粉体や、上下の絶縁実装板を接着する接着剤に不純物が混入したり、何度も挿入や引き抜きで残った金属くずやはんだ付け端で残ったフラックスが絶縁体の表面に浸透したりして、絶縁抵抗が大幅に低下します。たとえば、ある工場で製造された丸型電気コネクタの完成品受け入れ試験では、ある製品の接触部間の絶縁抵抗がわずか20MΩと非常に低く、不合格であることがわかりました。その後、解剖学的分析の結果、これは射出成形された絶縁体に使われる粉末に混入した不純物が原因であることが判明しました。その結果、製品の全バッチを廃棄せざるを得ませんでした。
テスト電圧
絶縁抵抗検査時に印加される試験電圧は、試験結果と大きな関係があります。なぜなら、試験電圧が上昇すると、漏れ電流の増加は線形ではなく、電流の増加率は電圧の増加率よりも大きいからです。したがって、試験電圧が上昇すると、測定される絶縁抵抗値は減少します。電気コネクタ製品の技術条件に記載されている試験方法では、試験電圧に明確な規制があり、通常は500Vと規定されています。そのため、一般的な抵抗計、直流ブリッジ、その他の抵抗測定器を使用して絶縁抵抗を測定することはできません。
テストした電気コネクタの測定電極間には一定の静電容量があるため、測定の開始時に電源はまずコンデンサを充電する必要があります。そのため、試験中、絶縁抵抗試験機に表示されている抵抗値が徐々に増加する傾向がありますが、これは正常な現象です。多くの電気コネクタ試験方法では、電圧を印加してから1分後に絶縁抵抗テスタの読み取り値を取らなければならないことが明記されています。
問題についての議論
検査環境の温度と湿度の影響
電気コネクタの技術的条件は、通常、-55〜125°Cの温度範囲と40±2°C、95％±3％の湿度など、製品の動作環境温度と湿度を規定しています。筆者は、検査環境条件と動作環境条件には違いがあると考えています。製品が上記の温度と湿度の動作環境下で動作することが技術的条件で規定されているからといって、メーカーが上記の動作環境条件下で絶縁抵抗をテストする際に、通常の大気圧下で評価指標を満たす必要があるという意味ではありません。絶縁抵抗は、125°Cの上限動作温度と40±2°C、93％±3％の湿熱環境の環境条件下で測定する場合、通常の大気圧下での評価指標ではなく、技術条件で指定された高温および湿熱環境試験の評価指標に従って評価する必要があります。
筆者は、北部の比較的乾燥した気候条件（湿度<50％）での工場検査で、同じバッチの製品の絶縁抵抗が1000MΩを超えることを実際の検査で何度も発見し、合格しました。著者は、北部の比較的乾燥した気候条件（湿度80％）での工場検査中に、同じバッチの製品の絶縁抵抗が1000MΩを超えることを実際の検査で何度も発見しました。絶縁抵抗はわずか100MΩ〜200MΩであり、不合格でした。このような場合は、アルコールで洗浄して乾燥させた後、取り出した直後に検査が合格になることもありましたが、翌日に再検査したところ、再び不合格になることもありました。そのため、メーカーは製品受入試験時に絶縁抵抗を規定値以上の適切なレベルに制御し、一定のマージンを維持することが推奨されます。供給者と要求者の間で検査環境や環境条件が異なるために検査結果に一貫性がないことによる紛争を避けるため、乾燥した環境下で指定値にかろうじて達する製品を出荷に適格と判断しないでください。
環境温度と湿度の検査要件を明確にするために、一部の試験方法では、試験する環境温度と湿度（比較的広い範囲）と、差がある場合の調停のための温度と湿度の要件（中間の比較的狭い範囲）の両方を指定しています。たとえば、GJB1217-91の「電気コネクタの試験方法」では、試験の標準大気条件は温度15〜35°C、湿度は20％〜80％、空気圧は73〜103 kPaであると規定されています。アービトレーション試験の標準大気条件は、温度 25 ± 1 °C、湿度 50% ± 2 °C、空気圧 86 ～ 106 kPa です。
検査器具の影響
電気コネクタの技術的条件では、すべての接触部品間、およびすべての接触部品と電気コネクタのハウジングとの間の絶縁抵抗が規定値を満たす必要があると規定されています。また、印加電圧の持続時間は1分以上と規定されています。そのため、多くの電気コネクタメーカーは、製造する製品のモデルや仕様ごとに、接続配置の異なる検査治具（ピンホール嵌合ソケットピン固定具またはピンソケット嵌合穴固定具）を2～3個用意しています。接点間、列間、すべての接点とハウジングの間に試験電圧を並列に印加することで、絶縁抵抗が適格かどうかを検査します。検査治具と並列に電圧を印加する方が、個々の接点間に電圧を印加するよりも厳しい条件です。したがって、検査治具で試験した結果、絶縁抵抗が不合格であることが判明した場合は、絶縁抵抗試験機に接続された試験プローブを直接使用して、個々の点間に電圧を印加して再試験することができます。ただし、既存のメーカーや大多数のユーザーは、検査器具を使用せず、絶縁抵抗テスターに接続された2つのテストプローブを直接使用して、各接触部分または接触部分とハウジングの間のブリッジを行い、絶縁抵抗が適格かどうかを検査します。異なる検査治具を使用するこの方法には、次のような欠点があります。まず、ランダム性が大きく、検査漏れの原因となる可能性が非常に高いことです。第二に、各接点は検査器具のように1分間放置しても値を読み取ることができないため、判断ミスを起こしたり、検査の信頼性が低くなったりします。
もちろん、検査治具を使用する場合でも、検査前に器具が適格であることを確認する必要があります。治具が清潔で乾燥していることを確認し、それ自体の絶縁抵抗が適格で、十分な余裕があることを確認する必要があります。
