手机连接器接触可靠性设计研究
2014-08-21赖永兴
赖永兴
摘 要：手机连接器接触的可靠性直接影响着其使用性能，因而成为人们在选购这类商品时考虑的重要因素。在对手机进行调查的过程中发现，接触器在手机故障中所占的比重很大。分析了手机连接器接触可靠性不高的原因，并通过实际案例对手机连接器接触的可靠性设计进行了探讨，阐述了手机连接器接触可靠性设计的基本程序。
关键词：手机连接器；电触点；环境应力；参数
中图分类号：TM503.5 文献标识码：A 文章编号：2095-6835（2014）11-0013-02
在现代社会中，手机已经与人们的生活紧密地联系在了一起，并成为人们日常工作、学习不可或缺的用品，但经过调查发现，在手机故障中，由于手机连接器接触不良造成的占很大一部分。虽然连接器一直不被重视，但随着手机的不断发展，其对数据吞吐量的要求越来越高，因此手机连接器的质量越来越受到人们的重视。
1 手机连接器接触可靠性不高的原因
由于冲击、振动等原因而造成手机连接器接触不良的状况较少，因此下文将重点对电触点的污染进行分析。
手机电触点的接触性能影响着整个手机的使用效果。手机等信息化产品的体积会随着技术的进步越来越小，这意味着其内部元件的分布会越来越密集，电触点的体积会越来越小，但这同时也会导致触点之间的接触弹力变小，造成整个接触过程中不可靠性因素的增加。如果触点处于电流不强或污染程度较为严重的环境下，触点的接触性能就会降低。为了应对这些问题，可以在触点表层进行镀金，从而对污染物起到隔绝的作用，并阻挡一些生物的腐蚀，降低其对电流传导的影响。虽然这个方法会对触点起到良好的保护作用，但要在良好的天气状况下进行，否则会对其接触的可靠性造成破坏。
近几年，手机等电子产品在投入市场后都会得到一些质量问题上的反馈，其中手机得到的质量问题反馈最多，顾客在购买之后会发现手机信号差、某些功能瞬断等问题。经调查后发现，这些故障问题发生的主要原因就是手机的连接器经常出现接触不良的情况。
电触点出现故障的原因有很多种，例如手机的结构、电触点的结构和位置等，此外，用户的不规范使用也是造成这种现象出现的重要原因。这个问题是以后手机连接器设计需要重点关注的，处理好这个问题是实现整个设计目的的关键所在。
2 连接器接触可靠性不高的案例分析
2.1 故障样品
为深入分析手机连接器接触不良的原因，在此要对故障样品的实际情况进行分析。收集一些出现故障的手机，并假设其故障是由连接器的接触故障所导致的，基于这个假设，将全新的连接器应用于手机，结果只有1部手机的功能没有恢复，其他的手机都恢复了正常。
事实上，手机中的连接器中都有几个接触对，单个接触对是由单个接触簧片和PCB板的接触域组成的。接触对的组成部分都经过了表面镀金处理，在使用了X光射线对其厚度进行测试之后，发现簧片镀金膜的厚度在0.6～0.9 um之间，而PCB板的镀金膜厚度在0.06～0.09 um之间。触点的原本成分为锡磷青铜，中部的镀金层为镍，厚度在1.6～3 um之间。
2.2 电触点污染外征
对搜集的一百多个连接器进行拆卸，然后运用光学显微镜等专业电子显微设备对接触区域进行放大，并观察，最后将X射线能谱仪运用到污染物类别的区分当中。
2.2.1 电触点污染外貌
簧片中有一个接触区域，PCB板上有两个接触区域，经过观察之后发现簧片的接触区域中有磨损的痕迹，并有少量污染物；PCB板上的接触区域上则有大量污染物，且颜色为暗黑。通过以上观察可以看出，污染物的主要集中地为PCB板的接触区域。
2.2.2 污染物种类
经过观察发现，接触对上的主要污染物超过了320种，主要包括C、O、Al、Si、S等元素。其中，Al、Si、O等元素是土壤的主要构成元素，因此可以判断出它们可能来自于地面接触。Na、Mg、K等是灰尘的主要构成元素；C元素过于常见，它的来源可能多种多样；而Ni和Cu则是接触点本身的元素，它们可能是由于接触过程中的磨损而脱落的，也可能是由于自身受到化学品的侵蚀而造成的。其残余物会在接触表面形成绝缘层，进而影响了接触的可靠性。3 手机连接器接触可靠性的设计
3.1 设计原则
从手机连接器接触的实际情况出发，在设计中，要遵循以下几点原则：①积极借鉴国外先进的经验，并采用经过实践检验的设计原理、原材料和工艺；②运用最新的科学理论，将可靠性贯穿于整个连接器的设计过程；③按照手机连接器的的接触模式进行修改，确保接触的可靠性；④设计过程需要设定明确的指标，并制订相应的设计方案。
3.2 设计依据
手机连接器的设计依据有连接器研发的任务书或技术协议书、手机接触可靠性的技术标准和法律法规、接触可靠性的所有应力条件、国内外连接器接触失效的模式和连接器的研发用时、经费、每年需求量、成本等。
3.3 设计指标
手机连接器的设计指标有：①环境应力。环境应力包括气候环境应力、力学环境应力和其他一些较为特殊的环境应力，其中，气候环境应力包括高温、低温、潮湿、强光照射和粉尘等；力学环境应力包括震动、冲击、碰撞和掉落等。②连接器的各种性能参数。包括接触电阻、绝缘电阻和特殊阻抗等。这些参数在单位时间内的变动要控制在一定范围之内。③连接器接触的质量等级、有效寿命和失效率。在进行接触可靠性设计的过程中，必须建立接触失效的清除和控制模式。
4 连接器接触可靠性设计的基本程序
4.1 程序设计的进度计划
该计划应根据手机连接的性能要求来确定，同时，连接器的结构也是制订计划的重要依据，必须对其结构的细节和整体情况进行确认，然后展开计划的制订工作。要确保手机连接器在恶劣环境下的接触性能。根据上述依据来确定手机连接器接触可靠性设计的流程，进而编制出科学、合理的进度计划。
设计的流程一般包括事先研究、确认可靠性的评价指标、方案论证、样品搜集、实验、设计优化和改进样品等。
4.2 设计方案
在各种自然环境条件下对可靠性设计指标的结构、性能和工艺进行确认，并对整个方案进行论证。设计方案是整个设计过程中的统领性文件，因此必须要重视它的制订和实施。
4.3 可靠性设计审查
设立这个审查机制的目的就是为了审查设计的样品是否符合研发任务书和合同上的规定与标准，如果在审查之后发现设计中存在不足，可以对其进行评价和指正，然后提出相应的建议，从而提升设计的效果，保证手机连接器的接触性能。
4.4 设计定型时的参考文件
连接器要想实现设计定型，就需要参考一些文件，包括研制任务书、技术合同、技术标准、设计文件、工艺指导书、样品评价标准、样品本身、可靠性保障要求、可靠性审查报告、设计审查文件和工艺检查评估等。
5 结束语
随着社会经济的发展，人们对手机的需求量越来越大，对其质量的要求也越来越严格，但是手机连接器的接触问题会使手机的质量下降，无法满足人们的使用需求，因此，手机行业应着重分析、研究手机连接器的接触问题，提高手机的生产质量。
参考文献
[1]冯萃峰，高锦春.腐蚀物包裹尘土导致手机接触失效的研究[J].机电元件，2010（02）.
[2]关杰，毛海燕.手机的绿色设计理论与方法[J].上海第二工业大学学报，2008（03）.
〔编辑：王霞〕
摘 要：手机连接器接触的可靠性直接影响着其使用性能，因而成为人们在选购这类商品时考虑的重要因素。在对手机进行调查的过程中发现，接触器在手机故障中所占的比重很大。分析了手机连接器接触可靠性不高的原因，并通过实际案例对手机连接器接触的可靠性设计进行了探讨，阐述了手机连接器接触可靠性设计的基本程序。
关键词：手机连接器；电触点；环境应力；参数
中图分类号：TM503.5 文献标识码：A 文章编号：2095-6835（2014）11-0013-02
在现代社会中，手机已经与人们的生活紧密地联系在了一起，并成为人们日常工作、学习不可或缺的用品，但经过调查发现，在手机故障中，由于手机连接器接触不良造成的占很大一部分。虽然连接器一直不被重视，但随着手机的不断发展，其对数据吞吐量的要求越来越高，因此手机连接器的质量越来越受到人们的重视。
1 手机连接器接触可靠性不高的原因
由于冲击、振动等原因而造成手机连接器接触不良的状况较少，因此下文将重点对电触点的污染进行分析。
手机电触点的接触性能影响着整个手机的使用效果。手机等信息化产品的体积会随着技术的进步越来越小，这意味着其内部元件的分布会越来越密集，电触点的体积会越来越小，但这同时也会导致触点之间的接触弹力变小，造成整个接触过程中不可靠性因素的增加。如果触点处于电流不强或污染程度较为严重的环境下，触点的接触性能就会降低。为了应对这些问题，可以在触点表层进行镀金，从而对污染物起到隔绝的作用，并阻挡一些生物的腐蚀，降低其对电流传导的影响。虽然这个方法会对触点起到良好的保护作用，但要在良好的天气状况下进行，否则会对其接触的可靠性造成破坏。
近几年，手机等电子产品在投入市场后都会得到一些质量问题上的反馈，其中手机得到的质量问题反馈最多，顾客在购买之后会发现手机信号差、某些功能瞬断等问题。经调查后发现，这些故障问题发生的主要原因就是手机的连接器经常出现接触不良的情况。
电触点出现故障的原因有很多种，例如手机的结构、电触点的结构和位置等，此外，用户的不规范使用也是造成这种现象出现的重要原因。这个问题是以后手机连接器设计需要重点关注的，处理好这个问题是实现整个设计目的的关键所在。
2 连接器接触可靠性不高的案例分析
2.1 故障样品
为深入分析手机连接器接触不良的原因，在此要对故障样品的实际情况进行分析。收集一些出现故障的手机，并假设其故障是由连接器的接触故障所导致的，基于这个假设，将全新的连接器应用于手机，结果只有1部手机的功能没有恢复，其他的手机都恢复了正常。
事实上，手机中的连接器中都有几个接触对，单个接触对是由单个接触簧片和PCB板的接触域组成的。接触对的组成部分都经过了表面镀金处理，在使用了X光射线对其厚度进行测试之后，发现簧片镀金膜的厚度在0.6～0.9 um之间，而PCB板的镀金膜厚度在0.06～0.09 um之间。触点的原本成分为锡磷青铜，中部的镀金层为镍，厚度在1.6～3 um之间。
2.2 电触点污染外征
对搜集的一百多个连接器进行拆卸，然后运用光学显微镜等专业电子显微设备对接触区域进行放大，并观察，最后将X射线能谱仪运用到污染物类别的区分当中。
2.2.1 电触点污染外貌
簧片中有一个接触区域，PCB板上有两个接触区域，经过观察之后发现簧片的接触区域中有磨损的痕迹，并有少量污染物；PCB板上的接触区域上则有大量污染物，且颜色为暗黑。通过以上观察可以看出，污染物的主要集中地为PCB板的接触区域。
2.2.2 污染物种类
经过观察发现，接触对上的主要污染物超过了320种，主要包括C、O、Al、Si、S等元素。其中，Al、Si、O等元素是土壤的主要构成元素，因此可以判断出它们可能来自于地面接触。Na、Mg、K等是灰尘的主要构成元素；C元素过于常见，它的来源可能多种多样；而Ni和Cu则是接触点本身的元素，它们可能是由于接触过程中的磨损而脱落的，也可能是由于自身受到化学品的侵蚀而造成的。其残余物会在接触表面形成绝缘层，进而影响了接触的可靠性。3 手机连接器接触可靠性的设计
3.1 设计原则
从手机连接器接触的实际情况出发，在设计中，要遵循以下几点原则：①积极借鉴国外先进的经验，并采用经过实践检验的设计原理、原材料和工艺；②运用最新的科学理论，将可靠性贯穿于整个连接器的设计过程；③按照手机连接器的的接触模式进行修改，确保接触的可靠性；④设计过程需要设定明确的指标，并制订相应的设计方案。
3.2 设计依据
手机连接器的设计依据有连接器研发的任务书或技术协议书、手机接触可靠性的技术标准和法律法规、接触可靠性的所有应力条件、国内外连接器接触失效的模式和连接器的研发用时、经费、每年需求量、成本等。
3.3 设计指标
手机连接器的设计指标有：①环境应力。环境应力包括气候环境应力、力学环境应力和其他一些较为特殊的环境应力，其中，气候环境应力包括高温、低温、潮湿、强光照射和粉尘等；力学环境应力包括震动、冲击、碰撞和掉落等。②连接器的各种性能参数。包括接触电阻、绝缘电阻和特殊阻抗等。这些参数在单位时间内的变动要控制在一定范围之内。③连接器接触的质量等级、有效寿命和失效率。在进行接触可靠性设计的过程中，必须建立接触失效的清除和控制模式。
4 连接器接触可靠性设计的基本程序
4.1 程序设计的进度计划
该计划应根据手机连接的性能要求来确定，同时，连接器的结构也是制订计划的重要依据，必须对其结构的细节和整体情况进行确认，然后展开计划的制订工作。要确保手机连接器在恶劣环境下的接触性能。根据上述依据来确定手机连接器接触可靠性设计的流程，进而编制出科学、合理的进度计划。
设计的流程一般包括事先研究、确认可靠性的评价指标、方案论证、样品搜集、实验、设计优化和改进样品等。
4.2 设计方案
在各种自然环境条件下对可靠性设计指标的结构、性能和工艺进行确认，并对整个方案进行论证。设计方案是整个设计过程中的统领性文件，因此必须要重视它的制订和实施。
4.3 可靠性设计审查
设立这个审查机制的目的就是为了审查设计的样品是否符合研发任务书和合同上的规定与标准，如果在审查之后发现设计中存在不足，可以对其进行评价和指正，然后提出相应的建议，从而提升设计的效果，保证手机连接器的接触性能。
4.4 设计定型时的参考文件
连接器要想实现设计定型，就需要参考一些文件，包括研制任务书、技术合同、技术标准、设计文件、工艺指导书、样品评价标准、样品本身、可靠性保障要求、可靠性审查报告、设计审查文件和工艺检查评估等。
5 结束语
随着社会经济的发展，人们对手机的需求量越来越大，对其质量的要求也越来越严格，但是手机连接器的接触问题会使手机的质量下降，无法满足人们的使用需求，因此，手机行业应着重分析、研究手机连接器的接触问题，提高手机的生产质量。
参考文献
[1]冯萃峰，高锦春.腐蚀物包裹尘土导致手机接触失效的研究[J].机电元件，2010（02）.
[2]关杰，毛海燕.手机的绿色设计理论与方法[J].上海第二工业大学学报，2008（03）.
〔编辑：王霞〕
摘 要：手机连接器接触的可靠性直接影响着其使用性能，因而成为人们在选购这类商品时考虑的重要因素。在对手机进行调查的过程中发现，接触器在手机故障中所占的比重很大。分析了手机连接器接触可靠性不高的原因，并通过实际案例对手机连接器接触的可靠性设计进行了探讨，阐述了手机连接器接触可靠性设计的基本程序。
关键词：手机连接器；电触点；环境应力；参数
中图分类号：TM503.5 文献标识码：A 文章编号：2095-6835（2014）11-0013-02
在现代社会中，手机已经与人们的生活紧密地联系在了一起，并成为人们日常工作、学习不可或缺的用品，但经过调查发现，在手机故障中，由于手机连接器接触不良造成的占很大一部分。虽然连接器一直不被重视，但随着手机的不断发展，其对数据吞吐量的要求越来越高，因此手机连接器的质量越来越受到人们的重视。
1 手机连接器接触可靠性不高的原因
由于冲击、振动等原因而造成手机连接器接触不良的状况较少，因此下文将重点对电触点的污染进行分析。
手机电触点的接触性能影响着整个手机的使用效果。手机等信息化产品的体积会随着技术的进步越来越小，这意味着其内部元件的分布会越来越密集，电触点的体积会越来越小，但这同时也会导致触点之间的接触弹力变小，造成整个接触过程中不可靠性因素的增加。如果触点处于电流不强或污染程度较为严重的环境下，触点的接触性能就会降低。为了应对这些问题，可以在触点表层进行镀金，从而对污染物起到隔绝的作用，并阻挡一些生物的腐蚀，降低其对电流传导的影响。虽然这个方法会对触点起到良好的保护作用，但要在良好的天气状况下进行，否则会对其接触的可靠性造成破坏。
近几年，手机等电子产品在投入市场后都会得到一些质量问题上的反馈，其中手机得到的质量问题反馈最多，顾客在购买之后会发现手机信号差、某些功能瞬断等问题。经调查后发现，这些故障问题发生的主要原因就是手机的连接器经常出现接触不良的情况。
电触点出现故障的原因有很多种，例如手机的结构、电触点的结构和位置等，此外，用户的不规范使用也是造成这种现象出现的重要原因。这个问题是以后手机连接器设计需要重点关注的，处理好这个问题是实现整个设计目的的关键所在。
2 连接器接触可靠性不高的案例分析
2.1 故障样品
为深入分析手机连接器接触不良的原因，在此要对故障样品的实际情况进行分析。收集一些出现故障的手机，并假设其故障是由连接器的接触故障所导致的，基于这个假设，将全新的连接器应用于手机，结果只有1部手机的功能没有恢复，其他的手机都恢复了正常。
事实上，手机中的连接器中都有几个接触对，单个接触对是由单个接触簧片和PCB板的接触域组成的。接触对的组成部分都经过了表面镀金处理，在使用了X光射线对其厚度进行测试之后，发现簧片镀金膜的厚度在0.6～0.9 um之间，而PCB板的镀金膜厚度在0.06～0.09 um之间。触点的原本成分为锡磷青铜，中部的镀金层为镍，厚度在1.6～3 um之间。
2.2 电触点污染外征
对搜集的一百多个连接器进行拆卸，然后运用光学显微镜等专业电子显微设备对接触区域进行放大，并观察，最后将X射线能谱仪运用到污染物类别的区分当中。
2.2.1 电触点污染外貌
簧片中有一个接触区域，PCB板上有两个接触区域，经过观察之后发现簧片的接触区域中有磨损的痕迹，并有少量污染物；PCB板上的接触区域上则有大量污染物，且颜色为暗黑。通过以上观察可以看出，污染物的主要集中地为PCB板的接触区域。
2.2.2 污染物种类
经过观察发现，接触对上的主要污染物超过了320种，主要包括C、O、Al、Si、S等元素。其中，Al、Si、O等元素是土壤的主要构成元素，因此可以判断出它们可能来自于地面接触。Na、Mg、K等是灰尘的主要构成元素；C元素过于常见，它的来源可能多种多样；而Ni和Cu则是接触点本身的元素，它们可能是由于接触过程中的磨损而脱落的，也可能是由于自身受到化学品的侵蚀而造成的。其残余物会在接触表面形成绝缘层，进而影响了接触的可靠性。3 手机连接器接触可靠性的设计
3.1 设计原则
从手机连接器接触的实际情况出发，在设计中，要遵循以下几点原则：①积极借鉴国外先进的经验，并采用经过实践检验的设计原理、原材料和工艺；②运用最新的科学理论，将可靠性贯穿于整个连接器的设计过程；③按照手机连接器的的接触模式进行修改，确保接触的可靠性；④设计过程需要设定明确的指标，并制订相应的设计方案。
3.2 设计依据
手机连接器的设计依据有连接器研发的任务书或技术协议书、手机接触可靠性的技术标准和法律法规、接触可靠性的所有应力条件、国内外连接器接触失效的模式和连接器的研发用时、经费、每年需求量、成本等。
3.3 设计指标
手机连接器的设计指标有：①环境应力。环境应力包括气候环境应力、力学环境应力和其他一些较为特殊的环境应力，其中，气候环境应力包括高温、低温、潮湿、强光照射和粉尘等；力学环境应力包括震动、冲击、碰撞和掉落等。②连接器的各种性能参数。包括接触电阻、绝缘电阻和特殊阻抗等。这些参数在单位时间内的变动要控制在一定范围之内。③连接器接触的质量等级、有效寿命和失效率。在进行接触可靠性设计的过程中，必须建立接触失效的清除和控制模式。
4 连接器接触可靠性设计的基本程序
4.1 程序设计的进度计划
该计划应根据手机连接的性能要求来确定，同时，连接器的结构也是制订计划的重要依据，必须对其结构的细节和整体情况进行确认，然后展开计划的制订工作。要确保手机连接器在恶劣环境下的接触性能。根据上述依据来确定手机连接器接触可靠性设计的流程，进而编制出科学、合理的进度计划。
设计的流程一般包括事先研究、确认可靠性的评价指标、方案论证、样品搜集、实验、设计优化和改进样品等。
4.2 设计方案
在各种自然环境条件下对可靠性设计指标的结构、性能和工艺进行确认，并对整个方案进行论证。设计方案是整个设计过程中的统领性文件，因此必须要重视它的制订和实施。
4.3 可靠性设计审查
设立这个审查机制的目的就是为了审查设计的样品是否符合研发任务书和合同上的规定与标准，如果在审查之后发现设计中存在不足，可以对其进行评价和指正，然后提出相应的建议，从而提升设计的效果，保证手机连接器的接触性能。
4.4 设计定型时的参考文件
连接器要想实现设计定型，就需要参考一些文件，包括研制任务书、技术合同、技术标准、设计文件、工艺指导书、样品评价标准、样品本身、可靠性保障要求、可靠性审查报告、设计审查文件和工艺检查评估等。
5 结束语
随着社会经济的发展，人们对手机的需求量越来越大，对其质量的要求也越来越严格，但是手机连接器的接触问题会使手机的质量下降，无法满足人们的使用需求，因此，手机行业应着重分析、研究手机连接器的接触问题，提高手机的生产质量。
参考文献
[1]冯萃峰，高锦春.腐蚀物包裹尘土导致手机接触失效的研究[J].机电元件，2010（02）.
[2]关杰，毛海燕.手机的绿色设计理论与方法[J].上海第二工业大学学报，2008（03）.
〔编辑：王霞〕
