随着科学技术的持续进步,人类社会正在进入信息时代,各种机电设备及电子产品的不断涌现及更新换代,对人们的生活与工作产生了前所未有的深远影响。作为配套的基础元件电连接器,在武器装备、电子产品等军民两用方面都得到了极为广泛的应用。电连接器的连接作用,更是有利于设备及产品的模块化生产。电连接器的质量好坏、可靠与否,是各种设备及系统能否正常运行的关键所在,其质量及可靠性问题是我们必须面临且重点关注的问题。由于电连接器复杂的工作环境及苛刻的使用条件,各种客观因素的存在均对电连接器的制造工艺、机械结构及电气性能等提出了极高的要求。因此,开展与电连接器相关的可靠性研究工作,对于改进产品设计、制造工艺,保障机械电子设备及通信系统的安全可靠运行,提升我国在电子制造领域的核心竞争力,具有重要的现实意义。本文针对电连接器的可靠性问题,重点研究了几种典型电连接器的制造工艺、疲劳失效、多物理场耦合及信号完整性等分析模型与技术方法。具体进行的研究工作主要包括以下五个部分:(1)提出了一种改进Micro-USB电连接器连接制造的激光软钎焊工艺焊接技术。鉴于传统焊接工艺对电连接器微细间距线芯加工时所表现出的技术难度,故在分析激光软钎焊作用机理的基础上,对Micro-USB电连接器内部激光软钎焊焊点形状采用有限元建模,再通过热加速试验的温度循环作用,模拟电连接器的实际工况后,得到了焊点的应力应变分布规律。通过失效分析找出焊点裂纹萌生位置,并结合Coffin-Manson方法对焊点疲劳寿命进行预测,通过比较验证,其疲劳寿命预测结果满足电连接器制造标准要求,从而实现了焊点的可靠性评估,使激光软钎焊工艺能够在电连接器的实际加工制造中得到推广应用。(2)提出了一种用于分析电连接器插拔特性及微动磨损的统一参数接触力学模型。针对复杂的电连接器结构以及受力行为,以弹性力学与接触力学理论为基础,通过分析插拔过程中结构参数的变化对力学特性的影响规律,从而建立了统一参数接触力学模型。再通过对高速背板连接器接触件公(母)端的插拔特性分析研究,找出插拔力的变化特征,在验证力学模型的同时,对插拔力进行了优化,经仿真与测试结果比较,优化后的插拔力大小符合标准要求。(3)在统一参数接触力学模型基础上,对复杂结构的Micro-D电连接器进行了微动磨损方面的动力学分析及疲劳寿命评估。通过仿真与试验相结合,分别得到了插入过程与微动过程中该电连接器的绞线插针及插孔的应力分布、接触面积变化特点,确定了疲劳寿命循环次数与接触电阻、接触面积之间的关系,并通过试验验证了疲劳寿命评估的有效性。(4)针对USB电连接器服役时所处的复杂工作环境以及传统简化模型的局限性,提出了一种电-热-力多物理场耦合分析模型。通过采用有限元分析方法,首先得到了处于工作状态下的电连接器由电场变化而引起温度场变化二者之间的电-热耦合关系,并得出了电流分布及温度分布规律。然后,根据温度分布的特点又明确了温度场与应力场之间的热-力耦合关系,同时得出了应力分布规律。通过对电连接器电-热耦合与热-力耦合的特性参数分析,验证了电连接器电-热-力多物理场耦合分析模型的适用性。(5)针对高速背板连接器在传输信号过程中的缺失问题,提出了一种基于信号完整性分析的电连接器高速互连性能优化方法。以传输线理论作为基础,采用HFSS仿真分析得出了参数特性阻抗、插入损耗与回波损耗、远端串扰与近端串扰等的变化情况,经优化处理后,使得上述参数得到了必要的改善及修正,最后采用相关仪器设备进行了试验测试,比较仿真结果、优化结果以及测试结果后,验证了该方法的有效性,同时也为解决高速互连问题提供了可行的分析方法。本文通过理论分析、模型建立、数值仿真以及测试试验等手段,对电连接器服役过程中存在的疲劳失效及可靠性问题进行了研究,研究内容中在解决电连接器一系列关键问题上所提出的分析模型与技术方法,对进一步优化电连接器结构、提升电连接器性能及其可靠性水平等方面具有一定的指导意义及参考价值。