電子設備中的電纜組件裝配工藝*

楊艷玲

(武漢數字工程研究所 武漢 430074)

1 引言

電纜組件裝配是軍工生產的一個重要環節,電纜組件裝配的好壞直接影響電子產品的性能。對于手工裝配電纜來說,操作者制作水平的高低將直接決定電纜制作質量。隨著電子設備功能日趨復雜,對連接技術和可靠性要求越來越高,因此電纜組件的可靠性越來越重要,對連接器要求也逐漸提高,在工藝制作中,如果處理不當,易產生插頭松動、連接器接地線斷路等現象,返修率較高,甚至導致部分產品組件報廢等問題。為了確保產品質量,應該深入分析電纜加工工藝流程中各環節存在的關鍵問題,分析問題的性質,并找出解決問題的方法。明確關鍵工藝控制。

2 電纜組件加工流程

電纜組件裝配加工流程包括:裝配前準備—下料(包括:倒下剝頭、捻頭、鍍錫、標識等)—布線(包括穿套外護套或防波套等)—焊接(壓接)連接器接線端子—外護套處理—屏蔽層接地處理—連接器尾部封裝處理—電纜束標識等工序[1]。

3 電纜組件裝配工藝關鍵技術

通過對電纜組件在使用中出現故障現象及裝配加工過程研究分析,電纜組件加工的關鍵工藝技術是接線端子的可靠連接及保護工藝技術和線纜屏蔽接地技術。

3.1 接線端子的連接工藝

連接器接線端子與導線連接通常采用焊接及壓接兩種方式[2]。

焊接型連接器的接線端子多為杯狀端子,焊接時要求導線一定要插到杯底焊接。并在每一個端子連接處套上套管,以防止與其他端子短路。這種連接方式優點是簡便易操作、易維修,缺點是存在虛焊。

壓接型連接器其共同特點是其接觸偶可從連接器內拿出來,或是插針或是插孔。這些接觸偶通過專用壓接工具將接觸偶與導線緊密壓接在一起。什么規格導線配多大孔徑的接觸偶有著嚴格的工藝要求。否則會造成導線的過壓(導線易斷)與欠壓(導線易拉出來),使連接器在使用中存在隱患。對雙絞線而言,雙絞分離不得過長,應在離電纜頭較近的位置分離,并進行導線壓接。

壓接方式對導線剝線要求較高。如果導線剝線損傷,哪怕是表面損傷(特別是不能有斷股)都會在壓接后影響導線拉脫力指標下降。

壓接方式優點是不用電源加熱,不用焊錫,不會帶來環境污染,壓接型連接器在耐熱、抗震、抗沖擊、可靠性等方面優于焊接型連接器。缺點是一個針/孔只能壓接一次,并對導線要求高。

3.2 電纜護套的種類

在電子設備中電纜束往往需要穿套護套以保護線束,同時使線束整齊美觀。電纜護套種類很多,錦綸絲線編織套由于其輕便、易伸縮、防靜電等特性被廣泛用作低頻電纜護套。防波套也是一種使用最多、最廣泛的套管,它是由銅鍍鉛錫合金的細絲編織而成。使用它可有效防止電磁波的泄露和防止電磁波的干擾。

3.3 電纜護套端口的處理工藝

不論什么護套,在穿套完后都要對護套端口進行處理,通常有以下幾種方法:

1)用棉線將護套末端進行緊密纏繞,纏繞寬帶10cm～20cm,再用一種快干蠟油在線寬部分進行涂抹[3]。

2)用白色錦綸線對護套末端進行緊密纏繞,不需涂抹任何膠,但要用熱縮套管進行收緊封口。

3)選用耐壓值為5000V絕緣粘膠帶對護套末端進行緊密纏繞,由于這種粘膠帶有一定彈性,在纏繞時,邊纏繞,邊將粘膠帶拉長。使其能有效緊密纏繞在導線束上,并用熱縮套管收縮緊固。

3.4 電纜屏蔽層接地工藝

電纜和連接器是漏入和漏出電子系統的主要電磁干擾源,對整機電磁發射電平的高低舉足輕重,屏蔽電纜的屏蔽層多種多樣,最常見的是金屬絲網形式的屏蔽層。金屬絲網的屏蔽效果隨著編織密度的增大而增大,因此我們經常選用帶有金屬編織網的電纜或給信號電纜束加套防波套來抑制電磁干擾,電纜屏蔽皮接地工藝就成為關鍵技術問題。

電纜屏蔽層接地,根據不同連接器及使用環境有不同接地方法。

3.4.1 電纜屏蔽層接地工藝方案Ⅰ

將電纜屏蔽層或防波套翻轉,抽出部分金屬絲,轉接 STVR/AVR-200/250—0.3～0.5mm 黑色導線,并在導線另一端頭焊接單耳焊片,焊接點用熱縮套管保護,然后將單耳焊平用尾夾螺釘固定在連接器上。對于剩余金屬絲,用絕緣粘膠帶纏緊,并用熱縮套管保護并加熱收縮[4]。

該方案具有良好的接地性能。確定合適的接地線長度,以及綁扎方式和選用合適的熱縮套管規格是該工藝方案的關鍵。

3.4.2 電纜屏蔽層接地工藝方案Ⅱ

直接將電纜尾夾緊固在電纜屏蔽層或防波套上。這種方式要求線纜束直徑大于連接器尾夾直徑。將屏蔽皮或防波套修剪整齊,并均勻翻轉,保持其原有編織紋理,用絕緣粘膠帶將屏蔽皮端頭金屬絲纏緊,并套熱縮套管。注意要留出一定寬度的屏蔽皮,以便連接器尾夾直接緊固在屏蔽層金屬表面。

這種工藝方案,屏蔽效果良好,線纜屏蔽層360°全方位與連接器尾夾接觸。其操作關鍵是如何控制線束直徑與連接器尾夾直徑關系。線束直徑小,屏蔽層容易從連接器尾夾內脫離,線束直徑大,連接器尾夾螺釘擰不到位。應明確工藝控制點。

3.4.3 電纜屏蔽層接地工藝方案Ⅲ

對于連接器本身帶有屏蔽裝置,如中航光電YM系列連接器,其尾部附件由兩部分組成,前部為帶有凹槽的屏蔽套,后部為電纜固定夾。這種連接器屏蔽接地比較好操作,將電纜屏蔽層修剪整齊,張開屏蔽層,360°均勻覆蓋在屏蔽套上,屏蔽皮端頭不得超出屏蔽套凹槽,然后將第二層尾部附件擰緊在第一層屏蔽套尾端,這就像一個夾層一般將屏蔽皮牢牢夾在連接器屏蔽套內。

這種工藝方案,不論接地效果,還是屏蔽效果都非常理想。

3.4.4 電纜屏蔽層接地工藝方案Ⅳ

對于許多插座型連接器,不帶尾部附件,在接地時,通常采用方案Ⅰ,將引出接地線用螺釘安裝在插座螺釘孔上。但有時我們需要將屏蔽層完全覆蓋住導線與連接器才能達到理想效果。

將屏蔽層張開,均勻覆蓋在連接器金屬外殼上,并用銅鍍銀線纏緊或將絕緣粘膠帶裁成0.5cm寬窄條纏緊。修剪端口毛邊,套上熱縮套管。為防止屏蔽層與連接器接線端子短路,應先將連接器端頭導線與連接端子套上熱縮套管,與屏蔽層隔離開。

3.5 電纜護套轉接工藝

在實際生產中許多電纜是一頭對兩頭或一頭對多頭,這種電纜套一個護套肯定不行,必須進行分叉處理,分叉部位要依據電纜長度及分支電纜連接分設備結構部位而定。注意分叉部位應選擇電纜行程的平直部位,避開折彎和轉角部位。

確定好分叉部位后,修剪整齊該部位分支護套端口,絕緣粘膠帶裁成0.5cm寬的窄條,纏緊分支護套端口。將主護套穿過分叉口,包裹住分支護套,用裁好的絕緣粘膠帶將主護套端口纏緊,并套熱縮套管。這樣處理后電纜外形較美觀,分叉部分不會形成一個“大突包”。

3.6 尾部封裝工藝

電纜尾部封裝通常采用填充裹敷材料,填充材料多種多樣,以往選用毛氈及聚氯乙烯套管等,各自存在很多問題。填充材料的選擇要與連接器的結構,電纜使用環境等結合起來,統一考慮。硅橡膠皮因其柔軟富有彈性,防靜電等特性,成為一種不錯的填充材料。

將硅橡膠平裁成2cm寬的長條,裹敷在連接器尾夾內,并上緊連接器尾夾螺釘。裹敷厚度依據連接器尾夾直徑而定。為美觀起見,可將漏出多余硅橡膠皮用刀片沿尾夾切平。注意切除時不得劃傷電纜護套。

電纜尾部封裝還可采取灌注環氧樹脂對接線端子焊點進行保護,灌注高度要超過接線端子的熱縮套管部分[5]。

4 視頻電纜組件裝配工藝關鍵技術

視頻電纜組件的性能主要取決于電纜與連接器間的裝聯技術和工藝水平,在裝聯過程中內導體剝離和焊接,填充介質截面的處理,屏蔽層接地處理質量的高低等均影響電纜組件的特性。這些不僅與工裝水平、工藝技術相關,還與制作者自身的技術水平密切相關。在加工制作視頻電纜組件過程中,如果加工工藝技術欠妥,容易出現視頻電纜屏蔽層與內導體短路,內導體連接質量不高,填充介質截面加工不規范等問題,使視頻電纜組件的插入損耗過大而難以使用,最終對電子產品系統的性能指標產生影響。故此加強對視頻電纜組件裝聯技術的研究,對改善電子產品本身的質量和技術指標都是十分重要的。

4.1 影響視頻電纜組件性能的問題

4.1.1 填充介質剝離過長[6]

此現象為視頻電纜內導體剝取長度大于連接器內插針尾部能插入內導體的深度。這樣就造成了長的內導體與屏蔽層間無填充介質,對于同一視頻電纜,當填充介質為空氣時,降低了電纜組件的傳輸系數,增加了電纜組件的插損,另外,此處填充介質為空氣,導致電纜組件承受功率嚴重下降,芯線易斷。

4.1.2 填充介質斷面與內導體不垂直

這種現象使填充介質截面與連接器內導體斷面不能緊密接觸,在接觸處形成了一定的縫隙,從而使該處的填充介質變成為空氣和聚四氟乙烯的組合體,增加了視頻電纜組件的插入損耗。同樣使該電纜組件承受功率下降。

4.1.3 內導體偏離圓心[7]

在視頻電纜組件內外導體焊接完成后,進行裝配過程中,若無專用裝配工具,以及連接器中填充介質與外導體間不適配,易導致接替內導體形成偏離圓心現象;電纜填充介質是聚氯乙烯,在焊接時溫度過高或者焊接時間過長,也會出現內導體形成偏離圓心現象。

4.2 視頻電纜的組裝工藝

了解了影響視頻電纜組件性能的現象之后,制定嚴謹的操作工藝,掌握關鍵步驟的操作技巧是提高視頻電纜性能的關鍵。方法如下:

1)電纜剝皮:電纜端部的剝線尺寸取決于連接器的組裝尺寸,剝皮時要確保不損傷電纜,不允許劃傷內導體,內導體的填充介質斷面與內導體垂直。否則在使用中易使電纜內導體痕斷裂,導致傳輸信號中斷、電纜組件失效[8]。

2)內導體(芯線)的焊接:芯線與連接器插針多采用焊接方式,芯線不能裸露于插針外,焊接時先將插針鍍錫,然后將芯線焊于插針內。并將多余溢出焊錫用刀片刮干凈

3)屏蔽層處理:對于視頻電纜組件,如BNC系列,SMA系列等,都設計有屏蔽層壓緊結構。將屏蔽層壓緊,要保證屏蔽網編織緊密,無松散現象,然后剪掉壓接層邊緣多余屏蔽線,擰緊尾部附件。

5 結語

連接器的線纜連接是確保電子設備組件之間、系統之間的電氣連接的關鍵環節。確定相應工藝制作方法,加強工藝管理、強化工藝過程管理以保證電纜組件的制作質量。只有不斷完善電裝工藝,提高操作者的操作技能,才能不斷提高產品的可靠性。

[1]劉進峰.無線電裝接工[M].北京:中國勞動出版社,2006:78～80

[2]李曉麟.電子裝聯技術講座[J].電子工藝技術,2003,23(4):89～90

[3]李曉麟.實用電子裝聯技術[J].電子工藝技術,2003,24(5):227～228

[4]楊光育,路佳,余炎.視頻電纜組件裝配關鍵工藝技術[J].電子工藝技術,2007,28(2):90～92

[5]楊光育.小型視頻連接器電纜組件裝聯工藝技術研究[J].電子工藝技術,2004,25(2):74～75

[6]孫婷婷.射頻連接器中絕緣子設計方法的改進[J].光纖與電纜及其應用技術,2004,6:17～20

[7]雷國防.射頻電纜組件裝聯工藝技術研究[J].電子工藝技術,2007,28(1):38～40

[8]羅梅,張娜.射頻電纜組件裝配工藝淺談[J].光纖與電纜及其應用技術,2006(3):16～17