《外殼定位小矩形電連接器通用規范》解析

2015-06-01 08:59:33王靜，劉磊

機電元件 2015年5期

王靜，劉磊

(貴州航天電器股份有限公司，貴州貴陽，550009)

綜述與簡介

《外殼定位小矩形電連接器通用規范》解析

王靜，劉磊

(貴州航天電器股份有限公司，貴州貴陽，550009)

本文對GJB142B的編制背景、產品電氣、機械、環境性能要求及方法等部分進行了介紹和說明，并重點解析新版國軍標與上一版國軍標以及與美軍標的差異，以利于產品設計、工藝和檢驗試驗人員進一步了解并執行本標準。

矩形；電連接器；標準；解析

1 引言

2011年4月，中國人民解放軍總裝備部發布新版軍用標準GJB142B-2011《外殼定位小矩形電連接器通用規范》。該標準由信息產業部電子第四研究院組織修訂，替代了1994年發布的GJB142A-1994《機柜用外殼定位小矩形電連接器總規范》(等同采用MIL-DTL-24308C)。新版標準的技術內容上等同采用美軍標MIL-DTL-24308G。

本文按照標準的組織結構，分別從范圍、通用要求、產品性能指標等方面進行解讀并對新舊版本進行對比分析。

2 范圍

GJB142B標準適用于機柜和面板用外殼定位小矩形電連接器的通用要求、質量保證規定和試驗方法，而GJB142A標準的適用范圍僅僅是機柜用，所以新版標準名稱也進行了相應調整，刪除了“機柜用”字樣。

本標準連接器工作溫度為-55℃～125℃，按密度分為3種型式：1.標準密度；2.高密度；3.標準密度。有以下六類：G(一般用途)、N(非磁性)、H(氣密封)、M(與N類相同，預定用于有高可靠要求的宇航設備)、D(與G類相同，預定用于有高可靠要求的宇航設備)、K(與H類相同，預定用于有高可靠要求的宇航設備)。端接方式有壓接、焊接、穿刺連接和印制板接線端端接等。安裝方式為固定或浮動。

3 要求

在進行了范圍和引用文件的介紹后，標準規定了總則要求、材料要求(包括不相容金屬、接觸件材料及表面處理、絕緣安裝板材料、金屬零件材料及表面處理)，回收、再生或環保材料要求和接口尺寸要求。其中，值得注意的是以下幾方面：

3.1 總則

為保證產品質量，新版標準在GJB142A基礎上本條款增加了按GJB546B建立和保持質量保證大綱，制造過程按GJB3014采用SPC技術的要求，并規定了當不連續生產不能采用SPC時的抽樣方案。這些要求在MIL-DTL-24308C版開始就已經進行了規定。由此可見，新版國軍標按該版美軍標更新。

3.2 接觸件表面處理

錫焊接觸件要求全類別都進行鍍金處理，而此前在GJB142A中是要求H類連接器接觸件應全部鍍錫，美軍標也是從MIL-DTL-24308E版開始將H類連接器接觸件從鍍錫改為鍍金，新版國軍標按該版美軍標更新。我公司產品適用于本標準中H類的連接器要求，如J18DK等燒結類密封連接器接觸件均采用鍍金，符合新版國軍標要求。

3.3 連接器表面處理

G、N類連接器外殼應鍍鋅或鍍鎳，而宇航和導彈用D、M類連接器不得采用鍍鎳零件。因軍用電子元器件應滿足GJB4041《航天用電子元器件質量控制要求》(其中規定鍍鎘為禁用工藝)，所以新版國軍標在GJB142A基礎上刪除了G、N類連接器外殼鍍鎘的要求。我公司產品適用于本規范中G、N類的連接器要求，如J18、J132、J104等系列連接器外殼均未鍍鎘，宇航用J18系列產品外殼均為鍍鎳，符合新版國軍標要求。

3.4 環保要求

為了節約成本，提高經濟效益，GJB142B中提出了“盡可能采用回收、再生或環保材料”的要求，并列出了17種對環境最有害的材料清單，建議只有在其他材料不能滿足性能要求時方可使用。該項環保要求在MIL-DTL-24308E版開始進行了規定，可見新版國軍標已按該版美軍標更新。

3.5 裝配廠

GJB142B中提出了裝配廠必須是已列入或正在批準列入相應合格產品目錄的工廠。對于裝配廠資質的要求在MIL-DTL-24308C版開始就已經進行了規定，可見新版國軍標與美軍標保持同步。

4 產品性能指標

連接器的主要性能指標有電氣性能、機械性能和環境性能三大類。我們以GJB142B中的這三類性能指標為切入點，重點解析GJB142B中各類性能參數的特點和試驗方法。

4.1 產品電氣性能

連接器是連接電氣線路的機電元件，因此，其自身電氣性能指標是選用連接器時首先考慮的因素。介質耐電壓、絕緣電阻、接觸電阻是保證連接器正常可靠工作的最基本的電氣性能指標。

4.1.1 介質耐電壓

表1 介質耐電壓(交流有效值)

GJB142B規定，未插合連接器經受表1電壓而無擊穿或飛弧，最大漏電流由相關詳細規范給出。應注意以下幾點：

a)選用和試驗該指標時，注意正常大氣壓、低氣壓和潮濕環境下的不同指標值；

b)設計在設置連接器工作電壓時應注意：一般推薦連接器的額定工作電壓為介質耐電壓值的三分之一；

c)產品出廠進行質量一致性A組檢驗時，施加電壓時間至少10s，檢驗人員切忌使用增加耐壓值降低施壓時間的方式來提升工作效率，因為沒有證據表明二者之間存在函數關系；

d)過大漏電流可能引起電參數或物理性能的改變，GJB142B新增了最大漏電流要求，設計做產品詳細規范時應規定最大漏電流，一般低頻連接器最大漏電流應不超過5mA。而試驗人員應注意有漏電流閾值自動報警的耐壓測試儀，漏電流閾值應按標準規定的值，不宜調得太低，否則會造成“擊穿”假象；

e)GJB142B刪除了“電暈不認為是擊穿”的要求。該要求在MIL-DTL-24308的各版本均存在，MIL-DTL-24308G也繼續要求“電暈不認為是擊穿”，本次更改GJB142B加嚴考核。

4.1.2 絕緣電阻

表2 絕緣電阻

GJB142B規定，未插合連接器的絕緣電阻符合表2的要求。應注意以下幾點：

a)絕緣電阻是指在連接器的絕緣體上施加電壓，從而使絕緣體的表面或內部產生漏電流而呈現出的電阻值。絕緣電阻低表明漏電流大，而過大漏電流會引起連接器的電性能變劣。

b)選用和試驗該指標時，注意潮濕環境下和其他條件下的不同指標值，以及潮濕環境下的檢測時機。

c)因為絕緣材料受溫度、濕度等影響，所以當產品經受淋雨、高溫、低氣壓等環境試驗后，設計應規定檢測絕緣電阻，并設定環境應力時絕緣電阻的參數值。

d)試驗人員應注意按照GJB1217A通常試驗電壓為500V，因為試驗電壓升高時，漏電流的增加不成線性關系，漏電流增加速率大于電壓增加的速率，故試驗電壓升高時測得的絕緣電阻值將會下降。

4.1.3 接觸電阻

GJB142B分別規定了22D接觸件、20號接觸件、20號絕緣位移連接接觸件選擇不同導線直徑、不同測試電流下的接觸電阻，以及鹽霧試驗后的接觸電阻。其中，22D接觸件接觸電阻為GJB142B新增加指標，試驗方法同20號接觸件。同時應注意鹽霧試驗后，接觸件表面受鹽霧腐蝕影響，表面光潔度變惡劣導致實際接觸面積縮小，接觸電阻增大，從而新版勘誤了H、K類連接器20號接觸件(0.812mm導線直徑)在鹽霧后和其他條件下的接觸電阻值：在測試電流5A時，從鹽霧后70mV電壓降、其他條件90mV電壓降，勘誤為鹽霧后90mV電壓降、其他條件70mV電壓降。

4.2 產品機械性能

連接器的機械性能保證了其在工作中的接觸可靠，從而保證電連接可靠，所以機械性能和電學性能關系密切，尤其是在振動、沖擊等試驗過程中，需要動態監測連接器的電連續性。按照機械性能各種項目的不同的檢驗目的，分為靜態和動態，下面將重點闡述GJB142B更新的要求。

4.2.1 靜態機械性能

GJB142B中規定產品需進行的靜態機械性能有：外觀和機械檢查、嚙合力和分離力、電纜固定性、絕緣安裝板固定性、接觸件固定性、插針接觸件強度、接觸件嵌入力和卸出力、接觸件插入力和分離力、抗超差插針和耐試驗插針損傷。其中，以下項目新版與GJB124A要求有差別，具體如下：

a)嚙合力和分離力

GJB142B將本項目名稱從“插入力和分離力”更新為“嚙合力和分離力”，按照GJB1217試驗方法，無連接器插入力和分離力的叫法，嚙合力和分離力包含扭轉力和正壓力，而插入力和分離力僅僅是正壓力(適用于直插拔)，故嚙合力和分離力更全面和準確。

b)抗超差插針

GJB142B增加抗超差插針項目中的22D接觸件抗超差要求，規定直徑0.89mm的試驗插針不能插入22D插孔，試驗方法同20號接觸件。

c)插針接觸件強度

GJB142B將該試驗項目從施加力改為施加力矩，并別分規定了22D接觸件力矩為0.025N·m，20號接觸件力矩為0.060N·m，具體規定了施加速率不應超過每分鐘25.4mm，并且負荷保持1min+15s。該項目在MIL-DTL-24308各版均規定施加力矩，可見新版國軍標與美軍標保持同步。試驗人員應注意選用能顯示力矩的扭矩扳手。

4.2.2 動態機械性能

GJB142B中規定產品需進行的動態機械性能有：振動、沖擊、機械壽命、維修老化。應注意以下幾點：

a)機械壽命

GJB142B將機械壽命試驗方法插拔速率從每小時200次±100次改為以每小時200次±10次循環的速率插合和分離500次。試驗人員應注意這一變化。

b)沖擊和振動

為考核連接器動態環境下的接觸可靠性，GJB142B規定進行沖擊和振動，并在試驗期間監測電不連續性。試驗人員應注意插合好的連接器，所有接觸件串聯并傳輸至少100mA電流，并在試驗過程監測無大于1us的電不連續性。并應注意，當相關詳細規范規定沖擊所選取的試驗條件不在GJB1217A的表2004-2的A～I條件時，應明確給出峰值加速度、持續時間和波形，并按照如下公式計算速度變化(Vi)：

正弦波脈沖：Vi=2AD/π(A為加速度振幅，D為脈沖持續時間)

后峰鋸齒波脈沖：Vi=PD/2 (P為加速度峰值，D為脈沖持續時間)

4.3 產品環境性能

GJB142B中規定產品需進行的環境性能有：溫度沖擊、空氣泄漏、潮濕、鹽霧、熱真空釋氣、液體浸漬、磁導率、可焊性、耐焊接熱。其中應注意GJB142B將“真空加熱脫氣”項目名稱更新為“熱真空釋氣”，且按GJB1217A-2009方法4001規定進行試驗，不再按照附錄自己編輯試驗方法。對比試驗方法GJB1217A-2009試驗方法更加細化試驗裝置尺寸的選定要求，樣品尺寸和重量要求，以及總質量損失(TML)、收集到的可凝揮發物)CVCM術語的定義，并增加了水汽回吸量(WVR)的參數。