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USB连接器测试

USB连接器作为绝大多数智能手机的充电接口被广泛地应用在市场之中，但在其使用过程中，出现了越来越多烧蚀的故障现象。研究烧蚀故障的机理，并建立合理的检测评估方法对不同的连接器产品进行检测和评估，从而选取可靠性较优的USB连接器以减小市场烧蚀故障率，具有重要的理论和实际意义。

USB连接器测试主要分为两部分内容；

一方面是针对于USB烧蚀的故障现象,对失效样品进行检测与分析,结合故障树推断烧蚀的失效机理,并进行实验验证,进而研究导致烧蚀的主要影响因素及各因素的作用特性。

另一方面，基于USB烧蚀机理的研究，建立包含主要影响因素的加速检测系统，使其能够在较短的时间内,对不同厂家的USB产品的抗烧蚀可靠性进行区分,研究合理的统计分析方法对USB产品的性能进行评估。研究发现烧蚀失效USB触点表面被尘土污染，VBUS触点阴离子含量高,存在大量Cu、Ni的腐蚀物，烧蚀集中在VBUS触点周围的绝缘材料上。其失效机理为一定的环境条件下,USB触点和绝缘材料表面吸附水膜，而大气中可溶性盐的沉积在水膜中形成电解液。手机充电造成正负*之间表面水分的电解和电解液中阴阳离子的定向运动,VBUS触点上表面镀Au层与中间层Ni和基底Cu之间发生原电池腐蚀，Ni和Cu的腐蚀产物造成接触电阻升高，形成较大的焦耳热充电时手机内部散热环境较差，触点附近的温度迅速升高致使VBUS周边的绝缘材料烧蚀，经过烧蚀复现实验验证了此机理。通过故障树分析和各因素作用特性实验研究，得到环境湿度、可溶性盐污染、电应力、磨损、温度是导致USB烧蚀失效的5个主要影响因素，其中温度和湿度是电化学反应的必备条件，通过正交实验*差分析确定了其它三个因素的影响排序依次为盐污染、电应力、磨损。温湿度是电化学腐蚀发生的基础条件，湿度越大越容易发生腐蚀。可溶性盐会与铜或镍等金属发生反应生成腐蚀物，腐蚀越严重，接触电阻越高。电压使污染物中的阴阳离子定向运动，致使腐蚀集中在VBUS附近发生，电压越大，腐蚀速度越快。插拔破坏了表面的镀金层，磨损越严重，越容易发生腐蚀。本文根据5个因素的作用特性建立了多因素复合作用的加速检测方法，对A、B、C三种型号USB的抗烧蚀可靠性进行了检测，对实验前后接触电阻值增量的分布进行估计，并验证其服从二参数的威布尔分布。以威布尔分布的特征值为主要评估依据，结合USB触点镀金层厚度和累积失效率评估USB产品抗烧蚀可靠性。三种方法的评估结论一致均为A优于B优于C,证明了结论的可靠性与检测评估方法的可行性。