D型插座在滤波器应用中的故障问题分析

林金炳，韦祥杨

(中兴通讯股份有限公司，广东深圳，518055)

1 前言

连接器是一种电机系统，属于机电类元件，其可提供可分离的界面用以连接两个次电子系统。由于其结构原因，导致其必然存在一些不可靠性。从连接器的设计开始就关系到产品的固有可靠性，影响到整个产品的质量及可靠性。产品的可靠性设计包括产品，工艺，试验三个环节的要求，其中产品的可靠性设计最为关键，内容主要包括结构与性能。对连接器进行失效分析，进而结合在设计，生产及应用中的问题，进行改进，有助于提高连接器可靠性。

本文结合实际应用中滤波器在通信系统中失效进行分析，确认根因为滤波器中的连接器故障，提出改进措施，验证改进有效性，提高应用可靠性。

2 失效背景

某款产品，在工程现场出现时通时断的故障失效，通过电路分析确定问题为滤波器失效，通过导通电阻测试，确认滤波器内部开路失效。如下图示1，此滤波器基本结构是由D型连接器、穿心电容、焊接、外壳等组成。

图示1 失效样品＆滤波器基本结构

从返回的故障样品来看，故障主要表现为两种形式，本文中以故障样品1#与故障样品2#为代表。

3 分析过程

3.1 通道电阻

测量滤波器输入至输出之间通道电阻，正常样品通道阻值在0.65－0.80毫欧之间，而故障样品通道阻值超过10毫欧甚至开路，初步确定输入输出之间内部有开路或接触不良问题，通道输入输出如下图示2:

图示2 通道输入输出位置

3.2 X射线检查

在X－RAY下进行样品内部检查，发现在D型连接器焊杯焊接处，故障通道－48V(右边)铜线焊锡处有裂痕或断裂，良好通道－48VGND(左边)焊接无异常，典型如下图示3:

图示3－1 故障样品1#X射线检查

图示3－2 故障样品2#X射线检查

3.3 内部目检

1)故障样品1#

拆开滤波器外壳，观察内部形貌，右边焊接处出现裂纹。

图示4 故障样品1#滤波器内目检形貌

其中样品1#观察焊接情况，裂纹处焊锡不饱满，侧面看明显空洞，如下图示5:

图示5 焊接比较

2)故障样品2#

将故障样品2#拆开，观察内部状态，内部已经出现明显的断裂，铜线已经出现扭转，从外观上判断是为扭断的，如下图示:

图示6 故障样品2#滤波器内目检

3.4 切片检查

为了验证故障样品焊接质量，将对故障样品焊接裂纹进行切片，并在扫描电子显微镜下观察焊接是否正常，结果显示故障样品焊接处没有观察到有形成明显的IMC层，而正常样品则有形成明显连续的IMC层，从切片结果来看，产生裂纹的故障品有存在焊接问题，如下图示:

图示7 焊接切片

3.5 扭力验证

从生产线挑选10只样品，5只焊锡完好，5只焊锡不饱满样品，组装正常使用的扭力是1.2Nm max，为了验证样品是否能够承受扭力，分别以1.2Nm，1.5Nm，1.8Nm 扭力进行验证，结果显示扭力1.2Nm时，其中5#出现焊接裂纹，扭力达到1.5Nm时其中2#样品出现焊接裂纹，9#样品铜线扭断，扭力达到 1.8Nm 时，样品 1#，3#，4#出现焊接裂纹，7#样品铜线扭断，具体结果如下表:

图示8 扭力测试

从以上扭力验证结果来看，焊锡不正常样品，在组装时受到1.2N以上扭力时，则会出现焊锡裂纹，而焊接正常的样品在受到1.5以上扭力时，焊接处未出现裂纹，但是铜线则出现扭断，现象与故障样品表现一致。

3.6 机理分析

滤波器内部D型插座通过铜线连接穿心电容，因焊接裂纹或铜线扭断导致开路故障。通过分析确认，焊接裂纹处存在焊接不饱满等问题，而在上螺丝时因设计未防呆，紧固时会带动内部螺杆转动并将铜线扭断。

4 结论

通过以上分析，滤波器故障来源于焊接不良及内部螺丝不防呆产生转动引起，通过改进D型插座焊杯方向，由原来的向内改为向外，提高工艺操作稳定性和焊接质量可观察性;而内部螺丝通过设计优化防止转动进行防呆，从根源上改进。

5 验证

将改进后的样品在组装线进行验证，再无此类失效故障，以上分析结果得到验证。

6 总结

连接器作为基础元器件，在通讯设备上广泛应用于信号传输及电连接，其可靠性直接影响到通讯设备可靠性。本文中的D型插座在通讯设备上作为常用元器件，对其可靠性有其很高要求。此次通过分析发现插座本身存在设计缺陷，提出设计改进，防止类似问题发生，提升器件固有质量，提高产品可靠性。

［1］ 陈学永，董文亮.电连接器可靠性设计探讨［J］.机电元件，2005.3:3－9.

［2］ 张菊华.谈谈电连接器的使用可靠性［J］.机电元件，1994.6:46 －47.