低频非密封电连接器密封防护工艺研究

低频非密封电连接器密封防护工艺研究

师继斌

苏州华旃航天电器有限公司  江苏省苏州市 215129 摘要：正常情况下，低频非密闭电连接器广泛应用于军用的电子设备之中，因其可靠性的特点，会直接影响军用设备的正常运行。当周围空气出现了湿度接近饱和的状况时，又可能是金属与环境中的低温物体进行换热时，在金属的表面，会出现凝露，进而降低电连接器的绝缘性。在大气中，富含重组的氮化物以及硫化物，其会与水汽进行结合进而形成盐溶液，盐溶液的出现会使金属的表面出现电解腐蚀的状况发生。因此，金属的表面镀层出现致密度不高并有较多孔隙呈现时，就会为盐溶液的电解腐蚀提供微电池场所，当出现金镀层与中间镀层的电位差越来越大的现象时，点解腐蚀的程度就会越严重。在军用中的电子设备工作环境十分复杂，并且十分多变，低频非密封电连接器其自身若出现了等级不够的现象，在经历高温、湿热以及盐雾等不同程度的恶劣环境因素的侵害，就会导致电连接器的故障频频发生的现象。

关键词：低频非密封电连接器 密封防护 研究

前言：在当前阶段，一部分的电连接器是采用的密封结构设计，使电连接器在潮湿条件下的可靠性得到了更大的提高。就装备而言，电连接器密封升级替换工作涉及的范围十分的广，并且其难度又十分的高。为了能够更好的对非密封电连接器密封防护技术进行研究，本篇文章将以低频圆形的电连接器举例子，从电连接器的多个方面进行研究，即尾部密封工艺和插合面密封工艺，并对其进行环境和电绝缘性能方向的实验，进行密封效果的验证，并根据不同的工况进而提出不同的电连接器密封防护方法。

1. 电连接器密封方案

电连接器失效故障的主要原因是由于湿气与盐雾等与电连接器内的导体接触所致。低频非密封电连接器的典型结构，如图1可见，对其结构进行分析可知，外界的水汽以及盐雾主要进入壳体内的路径主要有两个，分别为电连接器尾部和插合面，进入以后并出现在导体表面附着的现象。电连接器的尾部由于有较大的空隙，导致电连接器内的导体以及电缆芯线处于几乎完全暴露在外部环境之中的状况；电连接器插合面的空隙并不是很明显，但是湿气一旦进入其中，就十分容易聚集，并且不容易消散，进而使电连接器会受到长期的伤害。

图1

当前，低频非密封连接器密封防护是对其尾部进行双组份胶黏剂的灌注为主，同时其中的不同胶液要根据不同的比例进行调配，导致其在进行外场作业时，难度十分巨大，并且尾部的灌胶行为并不能使插合面密封问题得到解决，湿气与盐雾等会通过插合面进入电连接器的壳体的这类路径，并未得到有效阻隔，仍然存在。本篇文章，在密封工艺分尾部密封中，针对不同的作业环境，将尾部密封分别采用单组份和双组份的两种灌胶工艺进行应对；在插合面密封中，采用胶带绕包的工艺，在保证密闭效果的前提下进而提高其生产性和可操性。

2. 密封效果验证方案

当电子设备出现周围的环境相对较高的状况时，因为电连接器的密封失效作用，湿气就会进入其壳体内，进而出现连接器故障的问题。当湿气不仅仅进入到电连接器壳体部位，还附着于内导体表面时，就会出现电连接器之中的导体之间以及内导体与壳体之间的绝缘电阻下降的情况。对军用的电子设备的实际使用环境进行综合考虑，本篇文章设定了4个环节用于模拟军用电子设备的实际环境，即温度冲击、高低温存储、交变湿热、浸水试验。根据各个实验环节对试验样件进行绝缘电阻的测量，进而验证其密封方案对于实际的密封效果是否真实有效。具体如下：

1）绝缘电阻测试：兆欧表调至500 VDC 档，绝缘电阻调至≮550 MΩ；

2）温度冲击：零下55 ℃ ～ 零上125 ℃温度范围内，进行循环冲击25次；

3）高低温存储:高温零上85 ℃ 条件下，进行48个小时的贮存，低温零下55 ℃ 条件下进行 24个小时的贮存；

4）交变湿热:试验温度在常温 30 ℃ ～60 ℃的范围内，相对湿度:90%～95%，以24 小时为1周期，进行10个周期的实验；

5）浸水试验:利用自来水进行完全浸没存放达90天。

电连接器尾部进行灌胶密封处理后，应用兆欧表对其进行绝缘电阻的测试并进行实时记录。之后，对其依次进行温度撞击、高低温存储、交变湿热等，进行环境试验，在每一个环节结束之后，都用兆欧表对电连接器中的连接导线间、导线/壳体间的绝缘电阻进行分别测试，并同步进行记录。其流程表如图2所示。

图2

电连接器的插合面在进行绕包密封胶带处理之后，同样用兆欧表对绝缘电阻进行测试，并同步记录。之后，依次进行温度撞击、高低温存储、交变湿热、浸水试验的试验环节，每个环节试验结束之后就用兆欧表对电连接器连接导线间、导线/壳体间的绝缘电阻进行测试，并进行同步记录。流程具体如图3所示。

图3

3. 尾部密封方案及操作工艺

3.1、尾部密封工艺方案

将电连接器的尾部结构和灌胶操作便利性以及可维修性因素等结合在一起进行综合考虑。使用单组份、双组份胶黏剂对低频圆形连接器进行尾部的灌封处理。

根据低频圆形连接器的尾部灌胶特点，进行制作。

3.1.1、单组份灌胶工艺

使电连接器的尾部保持竖直朝上的状态，进而通过尾部将胶液缓慢灌入电连接器的后附件，避免胶液出现溢出的现象，要对残胶进行及时清理。

3.1.2、双组份灌胶工艺

将两个不同组分分别以重量比或者体积比进行混合，进而搅拌均匀，之后将空气抽出空气保持其真空状态。要求连接器的尾部保持竖直向上的状态，后续通过尾部将胶液缓慢灌入电连接器的后附件，避免胶液出现溢出的现象，要对残胶进行及时清理，并根据胶液的具体技术条件以及规定时间进行固化处理。

4. 插合面密封方案及操作工艺

4.1、插合面密封工艺方案

根据密封的效果以及操作的便利性两个方向进行综合分析，尤其是针对外场施工的便利性上，要采取缠绕胶带的方法对电连接器的插合面进行密封，其胶带的选择要注意是自融胶带。

4.2、插合面密封主要工艺流程

首先要对连接器插合面的密封部位进行清洁处理，可采用无水乙醇或者是其他的清洁材料。将自粘弹性胶带进行修剪并将其进行充分拉伸，其拉伸宽度要保持在原宽度的3/4左右，并以1/2方式对插合面进行叠加与缠绕。

结语：总而言之，现如今的军用电子设备面临着工作环境的复杂多变性，与此同时还要将可靠性的需求不断提高。对于电子设备的可靠性的影响因素十分繁杂，本篇文章是从电气互连的可靠性方向为出发点，其主要目的在于将装配工艺进行优化，进一步的增强低频非密封电连接器在恶劣环境中的可靠程度。对电连接器的密封失效原因进行进一步的分析，本篇文章讲述了两种密封工艺，即尾部密封工艺和插合面密封工艺，并且通过分析可得，密封工艺的操作是十分可取的，并且其防护效果也是十分的好。与专业型的密封电连接器相比，本文所述的方法其优点极多，首先就是成本的问题，成本十分低，并且能实现低频连接器型号的应用，在其大面积实施应用上，更是十分的广泛，尤其是针对在役装备的密封防护的改造工作上特别适用。将同类别的电连接器的密封工艺进行相对比，本篇文章不仅讲明了在尾部灌封工艺方案的多方向可选择性的优点，同时也使其对于工艺的具体选择上也更细化，还增强了在电连接器插合面方向上的研究讨论，并使低频非密封电连接器得到了更全面的防护工艺。到目前为止，本篇文章上所讲述的低频非密封电连接容器的密封防护工艺均已经实现应用，并且广泛应用于多种类型的装备上，并且均取得相对良好的密封防护效果。

参考文献：

[1]成猛,周三三,朱建军.低频非密封电连接器密封防护工艺研究[J].电子机械工程,2018,34(05):39-41+45.

[2]陈鸣瑶,孙亚振.军用电子设备外接电连接器密封灌注工艺研究[J].新技术新工艺,2014(07):80-82.

[3]马静. 电连接器密封胶三防性能对比试验及可行工艺初探[C]. 中国电子学会可靠性分会、中国电子学会生产技术分会、中国电子学会电子机械分会.2002电子产品防护技术研讨会论文集.中国电子学会可靠性分会、中国电子学会生产技术分会、中国电子学会电子机械分会:中国电子学会电子制造与封装技术分会,2002:33-36.