射频同轴连接器的失效原因分析及可靠性提高方法

2.3、插孔内导体弹性差

造成插孔内导体弹性差的原因主要有两个方面，一是插孔内导体开槽部分设计或加工不合理，二是插孔内导体时效处理不当。

2.3.1 插孔内导体开槽部分设计或加工不合理

除了材料本身的弹性，插孔部分的开槽结构的设计和加工也是影响插孔内导体弹性的一个重要原因。

(1)开槽长度：如果开槽长度过长，插针内导体与插孔内导体配合时二者之间的接触力变小，就可能会导致内导体之间接触不良；开槽长度过短，插针与插孔之间的接触力和插入力太大，造成内导体磨损加剧，甚至导致内导体或介质支撑变形或损坏，且插孔部分的疲劳强度降低，连接器的寿命也会缩短。
(2)开槽宽度：适当增加开槽的宽度可以增大插孔和插针之间的接触力，但随着槽宽的增加，在圆周上插孔与插针的接触面积减少，加剧了传输线的不连续性，影响电气性能。
(3)开槽个数：开槽个数越多，单瓣插孔壁上的分摊的力越小，能有效的减轻插孔和插针配合时对内导体表面的磨损，但同样也会减少插孔与插针的接触面积，加剧传输线的不连续性。
(4)如果插孔内壁留有加工槽时产生的毛刺，会导致连接时插孔内壁不能完全和插针良好接触。改进措施：合理设计插孔内导体开槽长度、开槽宽度以及开槽个数；而在加工插孔上的槽时要将插孔内的毛刺清除干净。

2.3.2 插孔内导体时效处理不当

如果插孔内导体在进行时效强化处理时没能很好的控制温度区间或时效时间，致使其硬度达不到设计值，在多次插拔后收口逐渐松弛，接触压力明显下降，从而导致接触不良。

改进措施：根据材料本身的特性结合实际经验，制定出合理的时效处理工艺，生产时严格执行按工艺进行操作。

2.4、内导体表面镀层脱落或磨损造成接触不良

为保证传输信号质量，一般内导体表面都有金镀层。如果镀层结合力不良，在多次的插拔之后，内导体表面的镀层会产生起泡、甚至剥落，造成连接时插孔和插针内导体接触不良，连接器的电气性能指标变差。而反复的插拔也会导致镀层磨损，表面质量下降。由于信号传输时的肌肤效应，连接器传输信号的频率越高，内导体表面镀层对电气性能的影响就越大。

改进措施：控制镀层质量，保证镀层与基体的结合力；镀硬金合金以提高其耐磨性。

2.5、内导体各部分结构的同轴度超差造成接触不良

内导体属于典型的细长轴类零件，由于刀具的切削力、材料的不均匀性以及加工设备的精度等原因，加工时内导体会不可避免的产生变形，从而造成插针内导体插针部分与内导体外圆不同轴，或者插孔内导体的插孔与其外圆不同轴。如果内导体的各部分结构的不同轴，那么在连接时插孔内导体与插针内导体之间就会产生一个径向的挤压力，若挤压力过大会导致内导体或介质支撑变形，甚至插孔壁断裂。

改进措施：加工时合理选择切削量，或使用精度相对更高一些的设备（如纵切车床）以保证内导体合适的同轴度。

3、介质支撑不能良好的支撑内导体导致的失效

介质支撑作为同轴连接器的一个组成部分，起着支撑内导体、保证内外导体之间的相对位置关系等重要作用。其材料的机械强度、热膨胀系数、介电常数、损耗因数、吸水率等特性对连接器的性能都有着重要的影响。足够的机械强度是对介质支撑最基本的要求，在连接器的使用过程中介质支撑要承担来自内导体轴向的压力，如果介质支撑的机械强度太差，在互连时就会产生变形甚至损伤；而如果材料的热膨胀系数过大，当温度变化程度较大时，介质支撑就可能会过度膨胀或收缩变形，造成内导体松动、脱落，或与外导体不同轴，同时还会引起连接器端口尺寸的改变。而吸水率、介电常数、损耗因数则影响连接器的插入损耗、反射系数等电气性能。

改进措施：根据连接器的使用环境、工作频率范围等结合材料的特性，选择合适的材料来加工介质支撑。

4、螺纹拉力不能传递到外导体导致的失效

这种失效最常见的表现形式是螺套脱落，导致螺套脱落的原因主要为：螺套结构设计或加工不合理以及卡环弹性差。

4.1、螺套结构设计或加工不合理

4.1.1 螺套卡环槽结构设计或加工不合理
(1)卡环槽槽深太深或太浅；
(2)槽底部不清角；
(3)倒角过大。
4.1.2 螺套卡环槽轴向或径向壁厚太薄
4.2、卡环弹性差

4.2.1卡环径向厚度设计不合理
4.2.2卡环时效强化不合理
4.2.3卡环选材不当
4.2.4卡环外圆倒角过大由于这种失效形式在很多文章中都有详细阐述，这里不再进行展开分析。

edatop.com

5、结束语

限于篇幅，本文仅以N型同轴连接器为例，对应用范围较为广泛的螺纹连接型射频同轴连接器的几种失效模式进行了分析。不同连接方式也会导致不同失效形式，只有深入分析每种失效模式所对应的机理，才有可能找到提高其可靠性的改进方法，进而促进射频同轴连接器的发展。