接线端子以及压着品控的科普知识

首先，我们要了解什么是接线端子

接线端子:就是用于实现电气连接的一种配件产品，工业上划分为连接器的范畴。 随着工业自动化程度越来越高和工业控制要求越来越严格、精确，接线端子的用量逐渐上涨。随着电子行业的发展，接线端子的使用范围越来越多，而且种类也越来越多。目前用得最广泛的除了PCB板端子外，还有五金端子，螺帽端子，弹簧端子等等。

接线端子定义:接线端子是为了方便导线的连接而应用的，它其实就是一段封在绝缘塑料里面的金属片，两端都有孔可以插入导线，有螺丝用于紧固或者松开，比如两根导线，有时需要连接，有时又需要断开，这时就可以用端子把它们连接起来，并且可以随时断开，而不必把它们焊接起来或者缠绕在一起，很方便快捷。而且适合大量的导线互联，在电力行业就有专门的端子排，端子箱，上面全是接线端子，单层的、双层的，电流的，电压的，普通的，可断的等等。一定的压接面积是为了保证可靠接触，以及保证能通过足够的电流。

接线端子分类:接线端子可以分为 WUK接线端子、欧式接线端子系列、 插拔式接线端子系列、变压器接线端子、建筑物布线端子、栅栏式接线端子系列、弹簧式接线端子系列、轨道式接线端子系列、穿墙式接线端子系列，光电耦合型接线端子系列、110端子、205端子、250端子、187端子、OD2.2圆环端子、2.5圆环端子、3.2圆环端子、4.2圆环端子、2圆环端子、6.4圆环端子、8.4圆环端子、11圆环端子、13圆环端子旗型系列端子和护套系列、各类环形端子、管形端子、接线端子、铜带铁带(2-03、4-03、4-04、6-03、6-04)等。

接线端子设计：

接线端子做为连接器的一种，是电气行业中的一个重要组件，起着不可替代、不可忽视的作用，因工程技术人员在检修时首先也是从接口检查，也就是端子入手，因此接线端子的设计尤为重要。

产品的设计是集于：产品标准、材料、结构、电镀、认证、模具、及制造工艺的一种综合性设计，端子也不例外。

（一）产品标准起着总的指导思想，几乎所有的考虑都以它为依据，我们端子设计标准首先以UL和CSA为准，不过在有些电气参数方面也可以以其他标准为依据，如高低温试验。

（二）材料的选择直接影响到整个产品的性能，是设计的关键，以塑胶材料为例：如果是以UL94，V-0的阻燃为设计依据就要认真审核各家材料物性表的技术参数是否能满足产品的标准，如冲击耐电压和耐老化试验是否能过，在五金材料方面主要是TP的压片材料选择尤其重要，因为此压片既要满足一定的导电率（电流）又要有一定的弹性,在选择材料方面给我们的工程师带来了困难，而恰恰在此方面正是连接器厂商在弹性元器件所追求的趋势，许多生产五金材料的厂家正在这方面努力，导电率直接影响到温升和接触电阻，弹性的好坏与材料的化学元素、弹性模量、硬度、抗拉强度有关，弹性模量选择用材料力学的第四强度理论公式进行计算。材料的导电率越大接触电阻就越小温升就越低，插拔力与接触电阻成二次曲线的关系，接触电阻主要分：压缩电阻、膜层电阻、体积电阻（导体本身的电阻）。其中膜层电阻占总电阻的70～80%，也是影响连接器寿命的主要因素，应给予充分重视，就以端子镀金和镀银来比，虽然银的导电率比金要高，但是其化学稳定性没有金好，所引起的膜层电阻远远大于镀金，所以搞清以上之间的关系对于我们选择材料就有指导意义，是产品设计的前提条件。

（三）产品结构的设计也是至关重要的，这完全是经验方面的东西，无捷径可走，在这方面各个系列各有特点，如：螺钉防掉、拼接的产品前后呈弧形，长位数变形等，壁厚不均匀造成的缩水变形等，螺钉的防掉主要有以下几种：三条筋防掉、箍口防掉，颈口防掉，冲压防掉，因受技术工艺的影响颈口防掉采用不多，而大多数采用颈口防掉，以上结构的实现是以塑胶材为PA66为前提条件，在这里需要对颈口防掉进行说明，以螺钉为M3为例，M3的螺钉实际外径是φ2.90mm，所以外壳颈口的尺寸应设计在:φ2.5～φ2.6，外壳颈口的厚度应在0.4～0.5mm，且螺钉头部下应有一段小于外壳颈口的光杆，这样才能保证螺钉可以顺利旋进螺纹里面，在生产工艺也应该做相应的调整，下面就对我公司各系列产品在结构方面出现的问题做一个统计和解决的方案。

1、拼接产品组合成长位数的变形问题，产生的主要原因也是因结构不合理导致两拼接隼在前后上下左右受力不平衡，所示在结构设计时要考虑其拼接隼的受力和变形方向。

2、螺钉防掉的问题，在这方面我建议尽量用颈口防掉，因为它与箍口防掉相比避免了螺钉光杆和箍口处公差精度所带来的烦恼。而且结构可靠公差容易控制。

3、螺钉及带螺纹钢件在电镀后盐雾试验的问题，因按2012年公司螺纹电镀的标准（镀层是受到限制，但多大的螺纹对应镀层厚度我认为还有待进一步确定），解决此问题在电镀工艺正常的情况下有两种方法，选择正确的封孔剂和采用镀层分多次电镀，这两种方法都是要覆盖螺钉产生的用肉眼所看不到的孔隙。采用镀层分多次电镀成本较高，所以建议用第一种方法，而此方法的关键是在于封孔剂配方的研究。

4、插拔力的问题，此方面所涉及到的内容较多，它与材料、电镀、结构和所应用的行业都有关系，是连接器行业一项重要的机械性能要求，插拔式端子更是如此，材料的选择就插拔力而言受导电率（电流）和接触电阻及温升的限制。在这里就不再做详细的说明了，电镀主要是受镀层的种类和是否预镀的影响，

一般而言，在相同材料和结构下预镀后压片要比先冲压再电镀的压片在插拔力方面要稳定，因为在后电镀工艺过程中无形之中是对五金材料做了硬化处理，而在先冲压就正好消除了这种现象。结构方面主要考虑是压片与引针的接触，引针与压片的接触大都是线接触，这就造成在配合时出现在插的一瞬间突然很大，而后又突然变小，给客户在使用的过程中有极不稳定的感觉，影响其寿命，如果把压片与引针的接触在结构方面改成面接触，那么就既解决了插拔力的问题又减小了接触电阻和温升。

（四）产品的应用：主要应用在照明，通讯，安防等行业。而插拔式端子的应用行业是最为主泛的，如变频，防暴，数控面板，门禁控制器，传感器，PLC，仪器仪表，电源，伺服驱动，以上这些应用行业对插拔式端子的共同的要求是：插拔力要平稳，接触电阻要小，要能满足一定的寿命和疲劳度，所以对五金弹片材料的要求较高。这就要求产品设计师对结构和选材具有一定的经验。对于栅栏式端子主要应用在：电源，继电器（特别是双层端子），变频器，电梯行业（较少），空调。

此系列端子的要求是在压线时对螺钉的扭力要求较高，螺钉退到最高位的距离要大于最大压线范围，对于长位数的端子不能有翘曲变形，螺钉的抗腐蚀性要求较高。

（五）：随着我国3C认证制的开始，国家对电器产品的安全，电磁兼容的要求提出了更高的要求，与之相关的标准有：GB16836-2003《量度继电器保护装置安全设计的一般要求》、GB/T14598.3-1993《电气继电器的绝缘试验》、JB/T 9568-2000《电力系统继电器、保护及自动装置通用技术条件》、国际标准IEC60255-27（CD：2002）《量度继电器和保护装置的产品安全要求》、其中GB16836-2003涉及到的安全项目主要包括：机械结构、外壳防护、绝缘配合、发热、着火试验、防触电、安全标志及安全说明书。

1、机械结构安全要求端子在化学方面和结构材料方面及带电的运动部件要保证人身安全，如外壳的棱角，五金方面的毛刺，及各零部件的连接强度，甚至在运动等条件下产品的稳定性，以上都是电力行业中机械结构对端子的要求。

2、外壳的防护要求主要是JB/T 9568-2000对防护等级的规定，它主要分两种，一种是固体异物的防护等级，一种是水对设备和产品造成的危害。

3、绝缘配合要求主要是根据所用材料、工作电压及环境污染等级，来合选取电气间隙和爬电距离、从而保护工作人员和产品工作的安全，同时也使产品在过电压不会发生绝缘损坏。

4、漏电起痕指数的要求，产品在使用过程中因固体绝缘材料表面在电场和电解液的作用下，形成导电通路，从而使外壳绝缘材料的绝缘性能下降，影响产品的安全。如果在相同绝缘电压等级条件下，漏电起痕指数高时，产品的爬电距离可以减小，如果产品进入电力行业请研发在这方面充分重视。

5、热塑性材料在工作中对变形要求，它主要对端子在工作中产生的温升和接触电阻，它引起的高温使外壳变形变软，从而使电短路，造成严重事故，所以对端子的载流部件材料的选择显的很重要。

6、防触电要求，在结构方面操作元件不应带电，与内部连接的端子不应是可以触及到的，这方面主要是对螺钉扭力可靠性的要求，应防止与可触及的端子的螺钉，导线意外松动而短路。如接地端子的要求：Ⅰ类安全产品的接地电阻不应大于0.5Ω。

（六）模具方面，至少在连接器行业几乎所有重要的零部件都是通过模具来实现在，效率高，精度好，维护方便，端子主面主要以塑胶模和五金连续模为主，塑胶模方面：主要在于设计，首先对产品分模面的选择是很重要的，他决定模具自身结构的设计，还有侧抽芯（多的可以是四面）进胶口及方向的设计，模具次却系统也是一个很重要的一项，至于有些结构的设计会受塑胶料类型的影响，绝缘外壳结构的均匀对模具的影响，前模和后模上的镶件要避免对插现象，作为产品设计工程师如果只考虑产品的功能和标准方面会导致模具的正常生产和外观现象，要兼顾模具制造加工工艺，另外是注塑机的成形工艺，这方面的影响也是很重要的：注塑温度、成形时间，锁模力、注塑速度等。

（七）其他制造工艺，端子所用到其他的零件的制造工艺还有：仪表、铸造、热处理等。对以上工艺不光只是了解，更重要的是要积累经验，及时总结，循序渐进。所以在研发方面大大提升产品项目工程师素质和加大项目工程师负责管理制是实现完成产品开发的关键。

接线端子常见故障：

接线端子的塑料绝缘材料和导电部件直接关系到端子的质量，它们分别决定了端子的绝缘性能和导电性能。任何一个接线端子失效都将导致整个系统工程的失败。这方面国内外发生的惨痛教训是十分深刻的。

预防是目的，分析是基础。从某种意义上讲，预防失效比分析失效更重要。它对保证接线端子的质量和可靠性具有更现实的意义.

接线端子从使用角度讲，应该达到的功能是：接触部位该导通的地方必须导通，接触可靠。绝缘部位不该导通的地方必须绝缘可靠。接线端子常见的致命故障形式有以下三种：

1. 接触不良

接线端子内部的金属导体是端子的核心零件，它将来自外部电线或电缆的电压，电流或信号传递到与其相配的连接器对应的接触件上。故接触件必须具备优良的结构，稳定可靠的接触保持力和良好的导电性能。由于接触件结构设计不合理，材料选用错误，模具不稳定，加工尺寸超差，表面粗糙，热处理电镀等表面处理工艺不合理，组装不当，贮存使用环境恶劣和操作使用不当，都会在接触件的接触部位和配合部位造成接触不良。

2. 绝缘不良

绝缘体的作用是使接触件保持正确的位置排列，并使接触件与接触件之间，接触件与壳体之间相互绝缘。故绝缘件必须具备优良的电气性能，机械性能和工艺成型性能。特别是随着高密度，小型化接线端子的广泛使用，绝缘体的有效壁厚越来越薄。这对绝缘材料，注塑模具精度和成型工艺等提出了更苛严的要求。由于绝缘体表面或内部存在金属多余物，表面尘埃，焊剂等污染受潮，有机材料析出物及有害气体吸附膜与表面水膜融合形成离子性导电通道，吸潮，长霉，绝缘材料老化等原因，都会造成短路，漏电，击穿，绝缘电阻低等绝缘不良现象。

3. 固定不良

绝缘体不仅起绝缘作用，通常也为伸出的接触件提供精确的对中和保护，同时还具有安装定位，锁紧固定在设备上的功能。固定不良，轻者影响接触可靠造成瞬间断电，严重的就是产品解体。解体是指接线端子在插合状态下，由于材料，设计，工艺等原因导致结构不可靠造成的插头与插座之间，插针与插孔之间的不正常分离，将造成控制系统电能传输和信号控制中断的严重后果。由于设计不可靠，选材错误，成型工艺选择不当，热处理，模具，装配，熔接等工艺质量差，装配不到位等都会造成固定不良。

此外，由于镀层起皮，腐蚀，碰伤，塑壳飞边，破裂，接触件加工粗糙，变形等原因造成的外观不良，由于定位锁紧配合尺寸超差，加工质量一致性差，总分离力过大等原因造成的互换不良，也是常见病，多发病。这几种故障一般都能在检验及使用过程中及时发现剔除。

预防失效的可靠性筛选检验

为确保接线端子的质量和可靠性，预防上述致命故障的发生，建议按照产品的技术条件，研究制定相应的筛选技术要求，开展以下有针对性的预防失效的可靠性检验。

1. 预防接触不良

1） 导通检测

2012年，一般接线端子生产厂家产品验收试验无此项目，而用户装机后一般均需要进行导通检测。因此建议生产厂家对一些重点型号的产品应该增加100%的逐点导通检测。

2） 瞬断检测

有些接线端子是在动态振动环境下使用的。实验证明仅用检验静态接触电阻是否合格，并不能保证动态环境下使用接触可靠。因为，往往接触电阻合格的连接器在进行振动，冲击等模拟环境试验时仍出现瞬间断电现象，故对一些高可靠性要求的接线端子，最好能100%对其进行动态振动试验考核其接触可靠性。

3） 单孔分离力检测

单孔分离力是指插合状态的接触件由静止变为运动的分离力，用来表征插针和插孔正在接触。实验表明：单孔分离力过小，在受振动、冲击载荷时有可能造成信号瞬断。用测单孔分离力的方法检查接触可靠性比测接触电阻有效。检查发现单孔分离力超差的插孔，测量接触电阻往往仍合格。为此，生产厂除要研制开发新一代的柔性插合接触稳定可靠的接触件外，不应对用于重点型号采用自动插拔力试验机多点齐测，应对成品进行100%的逐点单孔分离力检查，防止因个别插孔松弛造成信号瞬断。

2. 预防绝缘不良

1）绝缘材料检查

原材料质量优劣对绝缘体的绝缘性能影响很大。因此对于原材料厂家的选择格外重要,不可一味的降低成本而丧失了材料质量.应选择信誉好的大厂材料.且对每批材料来料要仔细核对检查批号,材质证明等重要信息.做好材料使用的追溯性资料.

2）绝缘体绝缘电阻检查

至2012年，有部分生产厂工艺规定装配成成品后再检测电性能，结果由于绝缘体本身绝缘电阻不合格，只得整批成品报废。合理的工艺应是在绝缘体零件状态就100%进行工艺筛选，确保电性能合格。

3. 预防固定不良

1）互换性检查

互换性检查是一种动态检查。它要求同一系列相配的插头和插座都能进行相互插配连接，从中发现是否有由于绝缘体、接触件等零件尺寸超差，缺装零件或装配不到位等原因造成无法插合、定位和锁紧，甚至在受旋转力的作用下造成解体。互换性检查的另一作用是通过螺纹、卡口等插拔连接能及时发现是否有产生影响绝缘性能的金属多余物。故对一些重要用途的接线端子应100%进行该项目检查，以避免出现这类重大的致命失效事故。

2）耐力矩检查

耐力矩检查是一种考核接线端子结构可靠性十分有效的检查方法。如美军标MIL-L-39012标准规定.根据标准应该每批都抽测样品进行耐力矩检查,及时发现问题.

3）压接导线的通测

在电装时经常发现个别芯压接导线送不到位，或送到位后锁不住，接触不可靠。分析原因是个别安装孔螺牙处有毛刺或脏污卡死。特别是使用厂已电装到一个插头座的最后几个安装孔，发现该疵病后只得将已安装好的其它孔压接导线一一卸出，重新更换插头座。此外，由于导线线径与压接孔径选择配合不当，或由于压接工艺操作失误，还会造成压接端不牢的事故。为此，生产厂在成品出厂前要对交货的插头（座）的样品所有安装孔进行通测，即用装卸工具将压接有插针或插孔的导线摸拟送到位，检查能否锁住。根据产品技术条件规定，对逐根压接导线进行拉脱力的检查。

没有可靠的接线端子，就没有可靠的系统工程。失效与可靠是相对应又相互联系的一个矛盾体的两个方面。通过接线端子可靠性筛选发现各种失效模式和失效机理，可引出大量经验教训和排除各种隐患，为改进设计、工艺、检验和使用提供科学依据，它也是修订和制订接线端子技术条件的重要依据。寻找预防失效的措施，实现由失效变为可靠的转化，是失效分析的最终目的