成 猛，周三三，朱建軍

(南京電子技術研究所, 江蘇 南京 210039)

引 言

低頻非密封電連接器在軍用電子設備中應用廣泛，其可靠性直接影響設備正常運行。當周圍空氣濕度接近飽和，或由于金屬與環(huán)境中的低溫物體進行換熱時，金屬表面易產(chǎn)生凝露，導致電連接器絕緣性下降[1]。大氣中的氮化物、硫化物，與水汽結(jié)合形成鹽溶液對金屬表面形成電解腐蝕。當金屬表面鍍層致密度不高呈現(xiàn)較多孔隙時，為鹽溶液電解蝕提供微電池場所[2]，金鍍層與中間鍍層電位差越大，電解腐蝕越嚴重。軍用電子設備工作環(huán)境復雜多變，低頻非密封電連接器自身密封等級不高，高溫、濕熱、鹽霧等惡劣因素侵害導致電連接器故障頻發(fā)。

目前，部分電連接器采用了密封結(jié)構設計，提高了電連接器在潮濕環(huán)境下的可靠性。對裝備來說，電連接器密封升級替換工作涉及范圍廣、難度高。為了探

究非密封電連接器密封防護技術，本文以低頻圓形電連接器為例，對電連接器尾部密封工藝、插合面密封工藝進行了研究，通過環(huán)境試驗、電絕緣性能測試對密封效果進行了驗證，針對不同工況提出了電連接器密封防護推薦辦法。

1 電連接器密封方案

濕氣、鹽霧等與電連接器內(nèi)導體的接觸，是導致電連接器失效故障的主要原因。低頻非密封電連接器典型結(jié)構形式如圖1所示，分析該結(jié)構可知，外界水汽、鹽霧主要通過電連接器尾部和插合面兩個路徑進入殼體，并在內(nèi)導體表面附著。電連接器尾部空隙大，電連接器內(nèi)導體、電纜芯線近乎裸露在外界環(huán)境之中；電連接器插合面空隙并不明顯，濕氣一旦進入容易積聚不易消散，對電連接器造成長期傷害。

圖1 低頻圓形電連接器典型結(jié)構形式

目前，低頻非密封電連接器密封防護以尾部灌注雙組份膠黏劑為主，不同膠液需按配比進行調(diào)配，外場作業(yè)難度大，且尾部灌膠不能解決插合面密封問題，濕氣、鹽霧通過插合面進入電連接器殼體路徑依然存在。本文所用的密封工藝分尾部密封和插合面密封兩個方面，尾部密封采用單組份、雙組份兩種灌膠工藝以應對不同作業(yè)環(huán)境；插合面密封采用膠帶繞包工藝，在保證密封效果的情況下提高可生產(chǎn)性和可操作性。

2 密封效果驗證方案

電子設備周圍環(huán)境濕度較高時，濕氣會進入密封失效的電連接器殼體內(nèi)，并導致連接器故障。當濕氣進入電連接器殼體甚至附著在內(nèi)導體表面時，電連接器內(nèi)導體之間、內(nèi)導體與殼體之間絕緣電阻會下降。綜合考慮軍用電子設備實際使用環(huán)境及GJB《軍用裝備實驗室環(huán)境試驗方法》，本文設定溫度沖擊、高低溫存儲、交變濕熱及浸水試驗4個環(huán)節(jié)模擬軍用電子設備實際使用環(huán)境，在各個試驗環(huán)節(jié)通過測量試驗樣件絕緣電阻，驗證密封方案實際密封效果。各試驗環(huán)節(jié)技術指標如下所示：

1)絕緣電阻測試：兆歐表500 VDC檔，絕緣電阻≮550 MΩ；

2)溫度沖擊：-55 ℃～+125 ℃溫度范圍內(nèi)循環(huán)沖擊25次；

3)高低溫存儲：高溫 +85 ℃ 條件下貯存48 h，低溫- 55 ℃ 條件下貯存24 h；

4)交變濕熱：試驗溫度30 ℃～60 ℃，相對濕度：90%～95%，每24 h為1周期，進行10周期實驗；

5)浸水試驗：采用自來水完全浸沒存放90天。

電連接器尾部灌膠密封后，用兆歐表測試絕緣電阻并記錄。然后依次進行溫度沖擊、高低溫存儲、交變濕熱等環(huán)境試驗，各環(huán)節(jié)試驗結(jié)束后用兆歐表測試電連接器連接導線間、導線/殼體間絕緣電阻并記錄。流程圖如圖2所示。

圖2 尾部密封試驗流程

電連接器插合面繞包密封膠帶后，用兆歐表測試絕緣電阻并記錄。然后依次進行溫度沖擊、高低溫存儲、交變濕熱、浸水試驗，各環(huán)節(jié)試驗結(jié)束后用測試電連接器連接導線間、導線/殼體間絕緣電阻并記錄。流程圖如圖3所示。

圖3 插合面密封試驗流程

3 尾部密封方案及操作工藝

3.1 尾部密封工藝方案

綜合考慮電連接器尾部結(jié)構、灌膠操作便利性及可維修性等因素，本文選用單組份膠黏劑(3140、704)、雙組份膠黏劑(307、160)對低頻圓形連接器進行尾部灌封，并進行密封試驗。電連接器選用在雷達上應用廣泛，選用結(jié)構具有典型代表性的J599系列(壓接)、XCE系列(焊接)分別制作電纜組件樣件。

根據(jù)低頻圓形連接器尾部灌膠特點，制作如圖4所示密封定位工裝以固定電纜組件。電連接器后附件與電連接器裝配并旋緊后，將電纜組件固定在工裝上保持連接器尾部豎直朝上。

圖4 低頻圓形連接器密封定位工裝

3.1.1 單組份灌膠工藝

保持電連接器尾部豎直朝上，將膠液從尾部緩慢灌入電連接器后附件，避免膠液溢出，及時清理殘膠。灌膠分多次完成，單次灌注厚度不宜太厚，按膠液技術條件規(guī)定時間，室溫固化后進行下一次灌注，直至灌注完成。

3.1.2 雙組份灌膠工藝

將A組分與B組分以按照重量比或體積比混合，攪拌均勻后抽真空。保持電連接器尾部豎直朝上，從電連接器尾部緩慢灌入電連接器后附件，避免膠液溢出，及時清理殘膠，按膠液技術條件規(guī)定時間進行固化。

3.2 環(huán)境試驗及電絕緣試驗

按3.1節(jié)所述工藝方式制作試驗樣件，并按圖2所述流程進行環(huán)境試驗和絕緣電阻測試。試驗結(jié)果顯示，灌膠密封后，樣件絕緣電阻全部≥550 ΜΩ，滿足試驗要求；經(jīng)溫度沖擊(-55 ℃～+125 ℃)試驗后，樣件絕緣電阻全部≥550 ΜΩ，滿足試驗要求；經(jīng)高低溫存儲(高溫 +85 ℃，低溫- 55 ℃)試驗后，樣件絕緣電阻全部≥550 ΜΩ，滿足試驗要求；經(jīng)交變濕熱(溫度30 ℃～60 ℃，相對濕度：90%～95%)試驗后，樣件絕緣電阻全部≥550 ΜΩ，滿足試驗要求。

3.3 實驗結(jié)論

3140、704為單組份室溫硫化橡膠，吸濕固化且固化過程不產(chǎn)生對電子組件有害的副產(chǎn)物，但表干問題制約單次灌封厚度。雙組份膠黏劑160、307通過催化固化，A、B組分按比例調(diào)配后在規(guī)定時間內(nèi)發(fā)生固化反應。工程實踐過程中考慮可操作性，單組份膠粘劑無需配膠攜帶方便，生產(chǎn)場地適用范圍更廣，雙組份膠粘劑流淌性好，高密度電纜組件尾部灌封，具有更好的密封效果。

根據(jù)3.2節(jié)試驗結(jié)果，本文灌封工藝有效阻斷了濕氣進入電連接器殼體的尾部途徑，為電連接器尾部提供了良好的密封防護，均滿足電連接器尾部密封防護需求。裝備研制過程中，可根據(jù)施工環(huán)境、電纜組建結(jié)構特點確定具體方案。

4 插合面密封方案及操作工藝

4.1 插合面密封工藝方案

綜合考慮密封效果與操作便利性，尤其外場施工便利性，本文采用纏繞膠帶辦法進行電連接器插合面密封，選用自融膠帶進行插合面密封。

4.2 插合面密封主要工藝流程

用無水乙醇或其它清潔材料對連接器插合面密封部位清潔，修剪自粘彈性膠帶并充分拉伸(寬度拉伸至原寬度3/4左右)，以1/2方式疊加纏繞包裹插合面。

4.3 插合面密封試驗

按4.1節(jié)所述工藝方案制作試驗樣件，并按圖3所述流程進行環(huán)境試驗和絕緣電阻測試。70#膠帶試件溫度沖擊試驗后膠帶散落，不再討論。2228#膠帶各環(huán)節(jié)試驗結(jié)果顯示，樣件插合面繞包密封后，絕緣電阻全部≥550 ΜΩ，經(jīng)溫度沖擊(-55 ℃～+125 ℃)試驗后，樣件絕緣電阻全部≥550 ΜΩ，滿足試驗要求；經(jīng)高低溫存儲(高溫 +85 ℃，低溫- 55 ℃)試驗后，樣件絕緣電阻全部≥550 ΜΩ，滿足試驗要求；經(jīng)交變濕熱(溫度30℃～60℃，相對濕度：90%～95%)試驗后，樣件絕緣電阻全部≥550 ΜΩ，滿足試驗要求；經(jīng)泡水(完全浸沒120天)試驗后，樣件絕緣電阻全部≥550 ΜΩ，滿足試驗要求。

4.4 實驗結(jié)論

電子設備裝配空間日益緊湊，要求低頻非密封電連接器插合面密封工藝既要具備良好的密封防護性能，又要具備良好的可生產(chǎn)性。試驗過程中，70#膠帶脫落，未能滿足密封要求；2228#自融膠帶采用4.2節(jié)工藝流程制作試驗樣件，滿足4.3節(jié)插合面全部密封試驗指標要求，尤其經(jīng)過120天浸水試驗，性能始終穩(wěn)定，證明該密封工藝防護有效。與灌封工藝相比，自融膠帶不需模具，不需配膠，人員操作技能要求低，膠帶可任意裁剪，適用范圍廣。

5 結(jié)束語

復雜多變的工作環(huán)境與不斷提高的可靠性需求，是軍用電子設備持續(xù)面臨的重要問題。影響電子設備可靠性的因素眾多，本文從電氣互連可靠性角度出發(fā)，旨在通過優(yōu)化裝配工藝提高低頻非密封電連接器在濕熱、鹽霧等惡劣環(huán)境中的可靠性。通過分析電連接器密封失效原因，本文設計了尾部密封工藝和插合面密封工藝，經(jīng)試驗證明密封工藝操作可行、防護有效。與密封專用型電連接器相比，本文方法成本低，且能夠覆

蓋更廣泛的低頻電連接器型號，尤其適用于在役裝備密封防護改造工作。與同類電連接器密封工藝相比，本文不僅提供了更豐富的尾部灌封工藝方案可選，使工藝選擇更具針對性，更增加了對電連接器插合面的討論，為低頻非密封電連接器提供了更全面的密封防護。目前，本文低頻非密封電連接器密封防護工藝已在多型裝備上成功應用，取得了良好的密封防護效果。