電接觸學(xué)在電連接中的重要意義

　　在一個通信系統(tǒng)或電力傳輸系統(tǒng)中，存在著大量的連接環(huán)節(jié)，任何一個連接處出現(xiàn)故障，都會影響系統(tǒng)的可靠運(yùn)行。惱人的通信系統(tǒng)中斷，煩人的計(jì)算機(jī)錯碼，駭人的控制系統(tǒng)失靈，誤事的傳輸圖象失真，人的生活中一系列不愉快的事情，以及多種事故的隱患，重大事故的發(fā)生，往往都與接觸不良有關(guān)。以阿波羅登月飛船為例：該飛船系統(tǒng)大約有一百萬個接點(diǎn)，登月成功并保證按期返回地球，表明其接觸點(diǎn)是完全可靠的，實(shí)際上，美國宇航局NASA為此投入了1億美元的研究經(jīng)費(fèi)。然而，要使電接觸可靠并非易事。它與其它電子元件不同，其可靠性不僅取決于其本身的材料、結(jié)構(gòu)與幾何尺寸等參數(shù)，更由于接觸點(diǎn)大多暴露在大氣中，大氣污染如塵土、腐蝕性氣體、濕度、溫度，都會直接影響連接可靠性。由于電子結(jié)構(gòu)小型化。連接器的尺寸亦隨之減小，外界大氣污染，溫度影響和電磁干擾都會造成接觸不可靠。近年研究表明，電接觸故障是數(shù)字通信電路系統(tǒng)中產(chǎn)生高誤碼率的重要原因之一，實(shí)際上電接觸發(fā)生故障相當(dāng)于在電路系統(tǒng)中介入了一個多變的網(wǎng)絡(luò)，從而造成誤碼，這種誤碼大多無法用電路方法消除。

　　由于接觸表面有一定粗糙度，真正的接觸點(diǎn)非常小，(大多在微米范圍內(nèi))，一旦在該處介入塵土顆?；蚋g生成物，用宏觀方法是無法觀察的，只有借助微觀檢測手段，常用的如掃描電子顯微鏡(觀察形貌)，X射線能譜儀，X射線波譜儀(分析元素成份)，光學(xué)顯微鏡(觀察形貌)等。

　　因?yàn)楦g生成物大多絕緣，故接觸表面不能用一般金屬。常用的大多為貴金屬，如金合金(鎳或鈷)鈀合金(鎳)等，價格因此比較昂貴。檢驗(yàn)接觸表面質(zhì)量也只能用微觀手段，肉眼無法辨別。

　　機(jī)電元件(如連接器)的質(zhì)量比較難鑒別的另一個因素是時延效應(yīng)。與其它電子元件不同，其它電子元件如集成電路用儀器當(dāng)場就能鑒別好壞，檢驗(yàn)接觸點(diǎn)質(zhì)量卻無法當(dāng)場做到。比如鍍金質(zhì)量，有的金表面微孔甚多，但要出現(xiàn)故障必須經(jīng)過腐蝕后生成一定的腐蝕物才能造成故障。故鑒別質(zhì)量有一個時間的滯后效應(yīng)，這也是人們造成優(yōu)劣不分的原因。較快的鑒別方法是作適當(dāng)?shù)募铀倌M腐蝕實(shí)驗(yàn)，再用微觀手段觀察和區(qū)分。電子連接是一項(xiàng)系統(tǒng)配套工程。在一般情況下，外行人很難看出我國在這方面的落后程度。國內(nèi)有的生產(chǎn)廠家生產(chǎn)的連接部件，表面上與西門子、AT&T、NEC等著名跨國公司生產(chǎn)的部件相差無幾，金光燦燦，光亮照人，但做過腐蝕試驗(yàn)后即可看出其質(zhì)量與可靠性均遠(yuǎn)達(dá)不到國際標(biāo)準(zhǔn)。把國內(nèi)生產(chǎn)的產(chǎn)品與進(jìn)口產(chǎn)品放在同等條件下做暴露試驗(yàn)，　經(jīng)過半年至一年后進(jìn)行測試，結(jié)果進(jìn)口產(chǎn)品的質(zhì)量大大優(yōu)于國內(nèi)產(chǎn)品。

　　由此可見，機(jī)電元件從設(shè)計(jì)上雖然仍保持一定的傳統(tǒng)機(jī)械設(shè)計(jì)方法，但內(nèi)容卻極其復(fù)雜，它包括：壓力、溫度、腐蝕、塵土、絕緣、電磁干擾、微小型結(jié)構(gòu)，高頻分布參數(shù)影響等一系列問題。實(shí)際上電接觸學(xué)及其應(yīng)用是一門交叉科學(xué)，涉及到機(jī)械、電子、材料、化學(xué)等多門學(xué)科。從可靠性角度而言，要在惡劣的環(huán)境中應(yīng)用，而又要求價格低廉是很困難的，一位法國通信公司總裁在八十年代末曾作過估算，他說：在通信系統(tǒng)中，僅連接器、繼電器、鍵盤這三種元件大約占整個通信設(shè)備成本的15%-20%，僅連接器為例，1999年國際市場的銷售額約為270億美元。

　　國內(nèi)外研究近況

　　美國阿波羅登月飛船顧問J.B.P.williamson博士曾說：“電接觸科學(xué)是電子學(xué)的一部分，沒有可靠的電子連接，就不可能發(fā)展先進(jìn)的電子學(xué)。”電接觸及其應(yīng)用是一門涉及多種學(xué)科的邊緣學(xué)科。在發(fā)達(dá)國家，它已形成獨(dú)立的理論以及整套的實(shí)驗(yàn)體系。目前，從發(fā)表的論文水平及從事此專業(yè)專家人數(shù)比例等方面來看，我國與先進(jìn)國家(美國西歐發(fā)達(dá)國家)之間相差甚遠(yuǎn)，在我們衛(wèi)星上天的同時，我國在這方面整體水平與西方甚至前蘇聯(lián)，相比落后約20年以上。發(fā)達(dá)國家對電接觸及連接點(diǎn)的高度重視的例子不勝枚舉。60年代末，例如在本文前面提到的：美國在發(fā)射登月飛船前，曾邀集電接觸專家對飛船的100萬個接點(diǎn)進(jìn)行模擬試驗(yàn)，總耗資達(dá)1億美元，以保證萬無一失。在驚嘆美國國家宇航局對該測試的巨額投入時，世界同行也對其嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度深表欽佩。