電接觸學在電連接中的重要意義

　　在一個通信系統或電力傳輸系統中，存在著大量的連接環節，任何一個連接處出現故障，都會影響系統的可靠運行。惱人的通信系統中斷，煩人的計算機錯碼，駭人的控制系統失靈，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，重大事故的發生，往往都與接觸不良有關。以阿波羅登月飛船為例：該飛船系統大約有一百萬個接點，登月成功并保證按期返回地球，表明其接觸點是完全可靠的，實際上，美國宇航局NASA為此投入了1億美元的研究經費。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、結構與幾何尺寸等參數，更由于接觸點大多暴露在大氣中，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。由于電子結構小型化。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，電接觸故障是數字通信電路系統中產生高誤碼率的重要原因之一，實際上電接觸發生故障相當于在電路系統中介入了一個多變的網絡，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，真正的接觸點非常小，(大多在微米范圍內)，一旦在該處介入塵土顆粒或腐蝕生成物，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)，光學顯微鏡(觀察形貌)等。

　　因為腐蝕生成物大多絕緣，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。檢驗接觸表面質量也只能用微觀手段，肉眼無法辨別。

　　機電元件(如連接器)的質量比較難鑒別的另一個因素是時延效應。與其它電子元件不同，其它電子元件如集成電路用儀器當場就能鑒別好壞，檢驗接觸點質量卻無法當場做到。比如鍍金質量，有的金表面微孔甚多，但要出現故障必須經過腐蝕后生成一定的腐蝕物才能造成故障。故鑒別質量有一個時間的滯后效應，這也是人們造成優劣不分的原因。較快的鑒別方法是作適當的加速模擬腐蝕實驗，再用微觀手段觀察和區分。電子連接是一項系統配套工程。在一般情況下，外行人很難看出我國在這方面的落后程度。國內有的生產廠家生產的連接部件，表面上與西門子、AT&T、NEC等著名跨國公司生產的部件相差無幾，金光燦燦，光亮照人，但做過腐蝕試驗后即可看出其質量與可靠性均遠達不到國際標準。把國內生產的產品與進口產品放在同等條件下做暴露試驗，　經過半年至一年后進行測試，結果進口產品的質量大大優于國內產品。

　　由此可見，機電元件從設計上雖然仍保持一定的傳統機械設計方法，但內容卻極其復雜，它包括：壓力、溫度、腐蝕、塵土、絕緣、電磁干擾、微小型結構，高頻分布參數影響等一系列問題。實際上電接觸學及其應用是一門交叉科學，涉及到機械、電子、材料、化學等多門學科。從可靠性角度而言，要在惡劣的環境中應用，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：在通信系統中，僅連接器、繼電器、鍵盤這三種元件大約占整個通信設備成本的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：“電接觸科學是電子學的一部分，沒有可靠的電子連接，就不可能發展先進的電子學。”電接觸及其應用是一門涉及多種學科的邊緣學科。在發達國家，它已形成獨立的理論以及整套的實驗體系。目前，從發表的論文水平及從事此專業專家人數比例等方面來看，我國與先進國家(美國西歐發達國家)之間相差甚遠，在我們衛星上天的同時，我國在這方面整體水平與西方甚至前蘇聯，相比落后約20年以上。發達國家對電接觸及連接點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：美國在發射登月飛船前，曾邀集電接觸專家對飛船的100萬個接點進行模擬試驗，總耗資達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，世界同行也對其嚴謹的科學態度深表欽佩。