连接器技术之 4.2.1 电连接器合金性能(合金的选择因素)
4.2 电连接器合金性能
4.2.1 合金的选择因素
材料性能与电连接器的功能性要求间的关系可参阅表4.1 所总结。大多
数重要材料与功能相关的性能包括导电率、强度及伸缩系数。通过减少接触
压力(伸缩现象)和抗腐蚀力来影响可靠性。可成型性及尺寸控制影响满足
电连接器产品功能性需要合金的机械加工可靠进行的能力。
与导电性有关的决定性因素是电连接器是试图传输电流(通常几十安培)
还是试图传输电信号(通常1安培以下)。正如所预测的,高导电率合金更有
利于电能传输应用以避免产生大量的焦耳热,但在电压必须受预定的电路损
耗时,它们可能对信号传输更为有利。连接器技术之 4.2.1 电连接器合金性能(合金的选择因素)
合金产生的强度及伸缩系数决定了电连接器配合时接触弹片的接触正压
力。经常,对提高接触压力的有效性压力可通过变曲得到。从弹性臂端子(见
第6.3.1 节)得到的正压力(Fn)的关系可表示为:
Fn=αmodulus×deflection×αstress(4.1)
几何上因素(如梁的宽度、厚度、及长度)使该等式*终成立。弯曲伸
缩系数可遵循胡克定理提供的悬臂弹性而用于决定接触压力(这就是说,所
加的弯曲压力不能超过比例限度)。该比例限度随着其它屈服强度的增加而倾
向于增加,并因此受合金及其过程影响。因而,在给定材料厚度的情况下,
高强度合金通常能提供更高的接触压力。施加压力超过其弹性限度会导致微
连接器技术之 4.2.1 电连接器合金性能(合金的选择因素)
结构的变形。*终结果是如果弹性移动仅仅通过伸缩应力产生则接触压力小
于将要达到的(*大接触压力)。
连接器的可靠性需要连接器处于工作状态过程中,接触压力保持稳定,
或至少不会低于所允许的极限值。当接触弹片处于长期的应力状态下时,即
使应力是在弹性范围以内,微量塑性变形依然会发生。一些初始的弹性应力
和张力可以被塑性变形所取代,这样会导致接触力减小。(一种解释为应力释
放的现象)。冶金过程中的微塑性变形是受温度影响的,并且,当工作温度处
于80-100℃时铜合金的微塑性变形会变得很明显。某些合金对温度的影响具
有较高的抵抗力。多个连接器并联时,接触力的稳定性明显增加。为了让插
入力处于一个合理的水平中,接触力可以被设计得接近于允许的极限值,这
是为了保持可靠的电性连续性。然而,这种情况下的工作过程中,初始力的
降低必须保持在范围允许的*小值。
对于可靠的连接器性能还需要满足一个额外的要求,那就是其合金的成
份必须能够防止在工作环境中受到的化学腐蚀。如有必要,铜合金会镀上一
层金属以增加对受污染的空气及化学物质的抵抗能力。
折弯加工是连接器成型过程中*常见的工步。端子料带材料存在一个在
加工过程中不至于断裂的极限范围,该极限是选择端子合金及其回火方式的
关键之一。在某些连接器的组成部分要防止伴随成型加工所生成的不规则的
粗糙部的产生。如果镀层出现很明显的起皱现象,就会影响表层金属的连续
性,但不至于一起基材铜合金的破损,所以这种起皱现象在连接器的特定部
位上发生或许是可取的。
同样与成型加工相关的是对受成型过程或成型后热处理过程弹性回复影
响的尺寸的控制。这可依照经验或者由铜合金料带供货商所提供的信息来调
整治具,以实现对尺寸的控制。
在以下的章节里,将选择性的讨论合金的性质,尤其是前文所提到的对
连接器性能很重要的性质。首先要讨论的是*具有区别特性的合金传导率及
其强度。一般来讲,强度越高的合金其传导率越低。
连接器技术之 4.2.1 电连接器合金性能(合金的选择因素)