《连接器常用之五金材料概论及简介》.ppt

連接器常用之五金材料概論及簡介 電子連接器接觸傳輸常使用之金屬材料 一般而言:電子連接器之合金材料,其考量之材料特性大至如下: 抗拉強度,降伏強度與彈性係數...等機器性質; 延展性與彎曲疲勞性; 熱傳導性與耐熱性(含熱膨脹率); 導電率特性; 抗氧化性與腐蝕性; 精密加工成形性,特別是引線架(Lead Frame); 表面平坦度及電鍍性; 焊接性(Chip Bonding Wire Bonding) 非磁性(特別是應用於音響產品) 除其必須具備足夠之機械強度外，更必須具備良好之導電特性及耐熱性，以必免訊號傳送過程之衰滅； 在所有金屬元素中，尤以金銀銅三者之導電物性為最佳； 銀（約1.06倍之銅)銅金(約.077倍之銅) 但金與銀屬貴重金屬,一般於電子連接器中只作電鍍材料使用,除降低接觸阻抗外,更可增加抗表面氧化性; 而銅之價格低廉且導電性良好,因此電線電纜對採用純銅線作為電力,電信或資訊傳輸導體,同時其亦為電子連接器使用之最佳合金材料. 純銅之導電率雖佳,但其機械強度與耐熱性,不足以因應電子連接器之要求,故必須添加合金元素來提高其機械強度與耐熱特性,但因添加金屬本身均具備有其原子特定尺寸,當加入純銅中時,因原子尺寸之差異而導致銅原子排列被扭曲,而導致電子傳輸過程受阻或衰減產生. 一般市面上常見者有:黃銅(Cu-Zn);青銅(Cu-Sn);與洋白(CU-Ni)合金; 雖其機械強度與耐熱特性均優於純銅,但其導電率卻下降至40%IACS以下. IACS(International Annealed Copper Standard)為1913年訂定之導電率單位; 定義:以純銅(99.9%)經退火後之導電率為基準,其電阻係數為1.69微歐-cm,其它合金之導電率為相對退火後與純銅之比值. 另有Cu-Fe,Cu-Cr與Cu-Ag均為低合金銅,屬導電性較佳之銅合金,分別運用到高性能之電子連接器與電極材料,而鈹銅(Cu-Be)與釱銅(Cu-Ti),屬高強度之材料,但其相對之導電率亦偏低. 銅合金特色： 具光澤性，不易腐蝕 成形性佳 綜合材料的強度及延展性而言 強度適度 機械性質： 強度及延展性的定義 降伏強度 抗拉強度 延伸率 硬 度 銅合金特色： 方向性： 平行滾壓方向的機械性質與垂直滾壓方向的性質不同。 應力鬆弛（stress relaxation) 導電性，導熱性佳 以99.9%純銅精煉退火銅為基準International Annealed Copper Standard (% IACS) 價格合理 使用量為僅次於鋁合金之非鋼鐵金屬材料. 端子材料 一般使用 黃銅:俗稱46青銅或青銅 磷青銅:俗稱磷銅,彈性佳,韌性強 鈹銅:高彈性,高韌性 特性比較: 連接器金屬端子之材料選用 種類: 黃銅 C2600,C2680 磷青銅 C5191,C5210 鎳銅 C7025 鈹銅 C172,C174 鈦銅 C199 特性考量: 強度 導電度/熱傳導率 抗應力鬆弛 價格 材料選擇之一般要求: 導電率大: 導電電流所產生之焦耳熱會使接觸部份之溫度上升,有時會超過容納Contact之Housing之容許溫度,因此導電率是限制連接器容許電流之一項重要因素.即使導電電流很小,有時因電路之緣故無法忽視連接器之電壓降,因此導電率較大(固定電阻小)較好. 彈性好: 金屬彈簧變形量和接觸力在臨界範圍內為比例關係,但超過臨界範圍時將永久變形,接觸力變小.因此,彈性範圍(一般為張力/耐力)較大之材料較好,如此即使連接之contact或PCB尺寸在製造上有差異時,亦不會超過彈性範圍 耐腐蝕較優者: 大電流、高電壓之contact有時並不作表面處理就使用,固須使用耐腐蝕較優者.但有時使用貴金屬作處理,仍不可避免phinhole存在之問題,故有用耐腐蝕較優者. 加工性較佳者: 於經濟之觀點考量,同時亦需考量電鍍加工佳者. 其它: 壓蓍型:伸展性較佳者,焊接型:焊接性較佳者. 材料選用 低接觸電阻與素材電阻而滿足迴路需求 腐蝕電阻須低 確實插入時，須有低摩擦力與良好的導電性 適當的彈性特性 價格須低 材料選用（續） 傳導性－最小素材電阻 延展性－幫助端子之成形 降伏強度－在彈性範圍內，可擁有大的位移 應力鬆弛－端子於長時間受力或使用於高溫時，抗拒負載能力仍能維持 硬度－減少端子金屬的磨損 彈性疲勞由接觸破壞的撓曲/折彎所引起高壽命週期低應力 應力鬆弛 長時間曝露在逐漸升溫的環境下施壓而造成彈片力量的喪失 可藉由提高可靠度的要求減少應力鬆弛機會發生 應力鬆弛相關因素 時間 溫度 硬度 方向性 CDA:Copper Development Association(美國) C10000