关于ESD静电浪涌测试在连接器端子失效分析中的应用启示

 

信号板HDMI连接器接地pin脚出现烧毁不良 图源:华南检测中心
 

本文案例，从信号板HDMI连接器接地pin脚出现烧毁不良现象展开，通过第三方实验室提供失效分析报告，可以聚焦失效可能原因，比如，可能输入电流过大、电流负载过大、遭遇雷击影响，建议产品进行整机开机时进行模拟雷击浪涌测试、on-board短路测试模拟电流负载，或者从材料优化着手，增加Mylar绝缘片，在连接器端子附近保护钢片表面特定位置进行绝缘处理，预防保护钢片短路。

连接器端子失效现象描述

信号板HDMI连接器接地第17pin（后续简称17pin）功能不良，初步观察发现该17 Pin已经烧掉，17 Pin弯曲处特别是上保护钢片附近位置有烧坏,并有明显凹坑，但临近18 Pin完好,排除17 Pin、18 Pin短路可能性。

HDMI连接器端子失效现象3D显微观察 图源:华南检测中心

连接器端子失效分析流程

围绕不良现象进行分析可能原因，分别从连接器设计、ESD静电释放影响、高压击穿试验、金属短路等角度进行验证试验分析，主要流程如下：

1，连接器设计排查：先针对连接器端子间pitch设计符合性符合性进行排查，确认端子间PIN设计是否相符,对连接器奇数Pin与保护钢间距进行尺寸测量，帮助确认间距设计符合性。

 

连接器端子间pitch间距尺寸测量 图源:华南检测中心

2，ESD静电排查，主要评估ESD静电释放对连接器端子烧坏的可能影响，借助ESD测试库存良品，参考HDMI 1.3版测试标准，并未发现击穿现象。

3，过电流测试，先将HDMI 连接器17pin与18pin短接，再在另外两端设定电压5V，调节电流从0.5A到3A再加到5A，持续一段时间，观察HDMI 连接器pin并未出现烧坏状况，只是外壳发热、连接器端子表面也发热。接下来，进行on-board 短路测试模拟负载状况，通过仿真信号接受端Sink Source，如果前面输入端Source Device输入电流过大，超过0.5A，确认会不会烧坏端子。

4，金属短路：借助3D显微镜观察，发现HDMI连接器开口，即插cable端口位置17pin表面存在烧坏残留物质，结合3D X-Ray扫描检测分析，发现17pin塑料孔内无端子，插cable端口位置残留物为端子本身烧坏残留物。

HDMI连接器端子失效位置X Ray扫描检测 图源:华南检测中心

连接器端子失效分析结论和建议

结合上述试验分析数据，针对HDMI连接器烧坏原因，可以确认结论如下：首先为输入电流过大，可能性最大来自客户输入端Device，该Device提供电流过大导致烧坏，引发客户端Cable端子异常有短路现象；其次，可能原因为遭到雷击，建议使用整机进行浪涌测试，就是模拟在打雷的情形下进行正常开机工作，或者负载过大，建议进行on-board 短路测试，仿真信号接受端Sink Source，如果前面输入端Source Device的输入电流过大超过某个设定值，确认会不会烧坏端子；最后，建议优化材料设计，比如增加Mylar绝缘片，在连接器端子附近保护钢片表面特定位置进行绝缘处理，预防保护钢片短路等等。

总而言之，关于连接器失效现象种类各异，进行原因机理失效分析所展开实验室流程，也会各有不同。本文从信号板HDMI连接器端子烧毁失效现象入手，分享来自第三方实验室分析案例，希望能抛砖引玉，与文共勉。