纜線(xiàn)以及連接器都是最容易也最難測試的對象，而且通常是得同時(shí)進(jìn)行；一個(gè)處理RF、特別是幾十GHz信號的互連組件，測試起來(lái)會(huì )很棘手…為什么？因為所有東西都會(huì )影響性能，包括設定、測試儀器與設定、材質(zhì)、尺寸精度、彎曲、操作方式等等因素都會(huì )影響測試性能。

 

還有另一種常見(jiàn)的連結方案應該比較容易檢測，也就是廣泛應用的壓接連結(crimp)；原則上這種連結非常直接，因為連接器是用手動(dòng)或是電動(dòng)輔助的壓著(zhù)鉗(crimper)擠壓到線(xiàn)路上，線(xiàn)路與連接器是以塑料(plastic)模式變形并緊密結合成一對，因此在電氣與機械上應該都很堅固。如果制作正確，壓接式互連的阻抗低、可靠，而且會(huì )有成本相當低的附加優(yōu)點(diǎn)。

 

市面上有很多種類(lèi)的壓接連接器，包括叉型與環(huán)形端子(如下圖)；但是根據筆者同事，EE Times/EDN資深技術(shù)編輯Martin Rowe的經(jīng)驗，不良的壓接連接器會(huì )導致發(fā)熱甚至起火。

市面上有很多形狀與尺寸的壓接連接器，可滿(mǎn)足不同應用需求

 

矛盾的是，雖然壓接連結是肉眼完全可見(jiàn)，卻很難檢測；很多因素會(huì )導致錯誤，例如未均勻施加的壓接力道、線(xiàn)路未對齊、壓力太大(可能導致固態(tài)或標準線(xiàn)路出現微小的裂痕)、壓力太小(通常會(huì )導致因振動(dòng)而連接時(shí)斷時(shí)續)…等等。

 

以拆解或是拉斷測試(pull-to-failure test)等方式來(lái)檢測壓接鏈接的質(zhì)量并不恰當，因為需要破壞連結本身；拆解只能用在樣品隨機測試或是用以驗證設定。那么，該如何用快速又不具破壞性的方法來(lái)測試這些連結？它們都是系統的重要鏈接接口，可靠度是非常重要的。

 

為解決這個(gè)問(wèn)題，美國太空總署(NASA)旗下的Langley研究中心提出的方案是用一種實(shí)時(shí)性超音波設備(如下圖)，以先進(jìn)的信號分析來(lái)判斷鏈接是否通過(guò)測試；該系統(現在可提供授權)是在制作壓接連結時(shí)將一道聲波傳送進(jìn)去。

NASA開(kāi)發(fā)了一種測試壓接連接器質(zhì)量的工具

 

根據NASA提供的資料，隨著(zhù)施加的壓力提高以及壓接連結端點(diǎn)繞著(zhù)線(xiàn)路變形，穿過(guò)鏈接的超音波波形也會(huì )跟著(zhù)改變；該系統能分析信號的變化，包括振幅以及頻率等內容，以做為判斷線(xiàn)路與連結端子之電氣與機械鏈接質(zhì)量的指針(如下圖)。 

用超音波信號波形可輕松判斷壓接鏈接的質(zhì)量

 

NASA指出，不同的壓接鏈接質(zhì)量問(wèn)題，例如壓接力道不足、線(xiàn)股遺漏、線(xiàn)路插入不完整、絕緣部分脫落，以及線(xiàn)路規格不正確等，都能用這種方法被測試出來(lái)。

 

這種精密且顯然有效的壓接連結測試方法不只容易使用，而且是能在連結制作過(guò)程中進(jìn)行，不是等到制作完成之后才測試；如果壓接連結有任何問(wèn)題，操作者就能在必須以更具破壞性方法解決之前馬上停止動(dòng)作、找出錯誤。如果連結通過(guò)測試，線(xiàn)路就能立即連到端點(diǎn)上，免除隨后處理纜線(xiàn)(通常是在龐大的線(xiàn)束中)的需要。

 

該超音波分析方法并非根據單一數字或是單一組數字，而是以累計數據來(lái)定義測試是否過(guò)關(guān)；舉例來(lái)說(shuō)，其中一種方法是在壓接過(guò)程中量測施加于壓接連結一個(gè)或多個(gè)特定點(diǎn)之壓力，這其實(shí)是評估壓接過(guò)程中的次要部分，而非透過(guò)超音波波形看到壓接連結實(shí)際完整度。

 

筆者猜想，當我們收集更多資料，就有能力做出尺寸更小、成本更低的量測設備(例如超音波收發(fā)器)，以及開(kāi)發(fā)智能算法，催生更多這類(lèi)測試方案。在很多情況下，只量測單一數字可能是不夠的，我們現在也有更多可以使用的強大工具。

 

你曾經(jīng)做過(guò)這類(lèi)精密但簡(jiǎn)單的測試嗎？或者是有哪些測試案例是你希望也有像這種方法可以提供支持的？歡迎討論！