完整的连接器设计手册_连接器材料使用大全

时间:2024-01-09

  连接器的诞生是孕育了连接器的诞生﹐战斗中的飞机必须在地面上加油﹑修理﹐地面上的停留时间是战斗胜负的主要的因素。﹐二次大战中﹐美军当局决心缩短地面维修时间﹐增加战斗机的战斗时间。他们第一步将各种控制仪器和部件单元化﹐然后将连接器连接成一个完整的系统。﹐拆卸故障单元﹐更换新单元﹐飞机能马上升空作战。AT-T贝尔实验室成功开发了贝尔电话系统﹐接着计算机﹑通讯等产业的崛起﹐使得来自单机技术的连接器有更多的发展机会﹐市场也迅速地扩张起来。

  连接器的发展的新趋势完全取决于其应用产品。随着电子机高性能、小型化的要求,连接器的方向将变窄、多芯化SMT(表面粘装技术),低背化(low profile)及复合化。此潮流亦改变了传统的连接器设计观念。连接器通常是由可绝缘的塑胶零件及可导电的金属接脚组件所构成。在插装(through hole)当焊接和接脚较少时,对塑料材料的要求不太高,如PET,PBT还有尼龙66 。然而,随着接脚密度的提高和SMT 化学后,对塑料的要求慢慢的升高。SMT 中,金属接脚首先用锡膏粘在电路板的金属部位,然后加热熔化锡膏。SMT 中焊点与塑料零件的距离较短,加热熔化锡膏时整体加热,塑料零件的高温环境与焊点附近相似。SMT 连接器的塑料零件一定要能承受更高的温度,典型的耐温性为250℃ 持续5 秒。换句话说,SMT 连接器中使用的塑料材料一定要有更好的耐热性。这使得耐高温工程塑料逐渐用于设计连接器。聚苯硫醚等典型的耐高温工程塑料(PPS) ,尼龙46,液晶聚合物(LCP)高温尼龙等。如果能深入了解这些工程塑料的特性,将有助于连接器的设计。

  它是整个连接器的主要部件,其他部件经常组装在它身上。它大致决定了连接器的尺寸和强度。

  1)LCP与一般工程塑料相比,它是一种具有优异电绝缘性能的材料,LCP工程塑料具有更加好的电弧阻力。这种原材料可以保持其自身的电气性能不受持续使用200到300摄氏度的影响,如果间歇使用,使用温度甚至可以达到316摄氏度。

  2)LCP它具有非常突出的耐腐蚀性,具有很强的耐腐蚀性LCP即使在90%的酸或50%的碱的影响下,成品仍然不会受到任何侵蚀,所以面对工业溶剂、燃料油和热水等液体,即使是LCP产品直接接触,产品不会溶解,更不用说应力开裂了。

  3)LCP液晶聚合物还具备优秀能力的热稳定性、耐热性和耐化学性,对于大多数塑料都会有蠕变的缺点,LCP工程塑胶原料则几乎能够达到将这忽略不计的程度,而且LCP工程塑料原料在耐磨性和减磨性方面的表现也十分耀眼。

  5)会使分子定向LCP在某些地方形成week point,其次,其熔合强度不高,这些都是设计中需要仔细考虑的。

  PA6T和PA9T是从PA66改进后,结晶速度不太快,流动性一般,尺寸稳定性高。但是它们做的产品比较脆,薄壁容易压裂。

  PA46流动性好,结晶率高,产品强度高。它韧性好,不易产生裂纹。但是收缩较大,吸水率较高,过IR熔焊后尺寸稳定性不是很好。

  PBT 是结晶工程塑料。熔点明显(215-235℃)。其粘度低,流动性好,吸湿性低,在潮湿和高温条件下都能保持良好的电气稳定性。

  由于耐热性不够高,不能用于SMT,只能用于DIP类型连接器(如D-SUB 25P,DR-9P等)。

  注塑材料时应注意的因素有:干燥、材料温度、模具的温度、射压射速控制、背压设置等

  原因:材料流动性好,冷却速度慢。产品或模具设计不当,产生毛刺。或者模具的锁模力不够,导致模具不能很好地关闭,产品边缘有许多毛边。

  原因:材料热应力过大,产品厚度不均匀,收缩不一致。压力和温度设置不合理,导致流动方向残余应力过大。

  通常有:PBT、NYLON、ABS、PC、LCP 等材料,但原则上采用耐燃性较佳之材质。

  一般常用 PBT 料加 20-30%玻璃纤维,具有抗裂防冲击、防电能力,其耐磨性好,磨

  擦系数较低,自身润滑效果好,耐油耐化学药品性好。在高温高湿下伋有很好的介电强度。

  其缩水率 0.6%-3.0%之间,其耐温为 230℃左右。成型性好,具耐燃性。其为连接器产品

  具有良好抗冲击韧性、耐油性、耐磨性、容易成型、硬质性好、刚性好,耐温 100℃

  常见成型缺陷有以下几种:塑件有黑斑或黑液、表面不光洁、溢料、塑料成形不完整、

  气泡或烧焦、瘪形、拼缝线或塑件紧缩在模具内等等缺陷。其根本原因分三部分:注塑机之

  接合体材质:插头用金属接合体材质,一般原则上以黄铜为主,但特别要求插拔次数

  极高,且长寿命期限时磷青铜,铍铜等弈可采用。以下对目前行业上铜材种类及性作介绍

  b.黄铜-----含锡 35%~45%者,最适常温加工,市面上贩卖之铜板,铜棒均属之。

  磷青铜-----在青铜中加以磷,耐摩性有之,但磷过多,则铸造困难,其成分为锡 8~12%,

  接触件可用几种合金中的任何一种材料制造成,具体选择则要根据接触件的类型,插拔

  的频度以及连接器所工作的电气条件和环境条件而定。常用的一些材料及其应用场合如下:

  黄铜──黄铜虽是一种导电性能好的材料,但在多次重复弯曲后容易变形和迅速疲劳。

  它通常在廉价的连接器中作固定式接触件,或在连接器内作其它金属零件。在要求优良弹性

  的场合不应使用带有黄铜接触件的连接器。当然由于成本低,黄铜仍能在许多地方胜任地作

  磷青铜──磷青铜的硬度高于黄铜,同时能保持较长期的弹性。它常作为工作时候的温度低于

  300℃的接触件的材料。对于大多数插拔频度较低,或接触件处于正常弯曲的连接器而言,

  铍青铜──铍青铜具有的机械性能远较黄铜或磷青铜隹。铍青铜零件在退火后就能定形

  和硬化,实际上能永久保持其形状,它也是最能抗机械疲劳的材料。在插拔频繁和要求高可

  接合体之表面加工(电镀):接合体之表面为避免腐蚀氧化,使接触面平滑化及原

  a.电压与电流额定:电压额定涉及间距,而电流额定涉及接触面积与插梢断面积,使

  b.接触电阻:连接器正确接合状态下,各端子与 PIN 间施加 DC 0.1A 之电流,其接

  触阻抗抗应如附表所示,但如一般回路使用时以 1KHZ,1mA 之电流测试之,其测试时包

  c.绝缘阻抗:端子互相间与端子和接地点间,施加 DC500V 之电压其绝缘电阻值应如

  d.耐电压端子互相间与端子和接地点间,如附表所示,之电压时间测试应无异状。

  (1)..插入力:以结合之速度 25mm±3mm/min。做插入其所得之插入力应符合插

  (2).拔出力:以拔出之速度 25 mm±3mm/min。做拔出其所得之拔出力应符合插

  (3).耐久性:以(10 欠/分)之速度做 30 欠之插入再拔出试验后应符合下列要求。

  (4).端子保持力:以 5 mm±3mm/min 速度将端子从 HSG 中拔出,其拉力应符合

  (6).端子铆合力:以 5 mm±3mm/min 之速度将端子从 WIRE 中拉出,其拉力应符

  (1).端子之温度上升:任合一个接合点施加 AC 之最大额定电流至热平衡后,其温度

  之条件试验收,而 X,Y,Z 轴各轴 3 次每次二小时后,应符合下列要求:

  次,测试后应符合下列要求.a:I 不连续导通时间在 1μSEC.以下,b:外观应无异状.

  (5).耐高温:置于 85±2℃之衡温槽中 96 小时后应为异状且接触电阻应为初期值之两

  (6).焊锡耐热性:自端子本体为基准面 1.2mm 处,浸妄自尊大 260±50℃之锡槽中 5

  (7).耐湿性:置于温度 85±2℃,湿度 90%~95%之恒温恒湿槽中 96 小进,小滴擦

  (8).盐水喷雾试验:将样品置于 35±2℃,而比率为 5±1%之盐水喷雾中,16 小时

  ON,8 小时 OFF 为一循环,3 循环后以清水洗净,应符合下列要求,a:接触阻抗应为初

  (9).硫化气体试验:将样品置于 40±2℃,而浓度为 50±5ppm 之硫化气体中 24 小

  电线电缆中最常用的导体是铜,它具有综合的性能,如高的电导率和热导率、高延展

  在温度达 300℉(或短时间 400℉)下使用的铜导线,用锡、锡铅或纯铅涂覆,涂层厚度

  为 40~70 微英吋。这些涂覆层除了用来尽可能减少氧化外,还可增加可焊性和防腐蚀作用。

  吋的银,它能很好地经受较高的温度。在频率足够高,高到趋肤效应变得明显时,镀银层的

  铜合金或包铜钢导体用来增加强度,但是这些材料的使用总是以牺牲电导率为代价的。

  例如镉铜,一种含 0.5-1.0%镉的铜合金,其抗拉强度为铜的 150%,但是电导率仅为铜的

  铝合金比同规格的铜导体轻,但其电导率仅为铜的 60%左右。此外,当暴露到空气中

  时,铝生成一种表面氧化物,此氧化物能形成不希望的高电阻连接。故是电线电缆中导体经

  常以铜作材料,按目前行业中导体分类大致有以下几种:实心导体、绞合导体、编织导体三

  a.实心导体---在电线电缆掁动很小和不需要挠曲的情况下,使用实心(单股)导体。它的

  优点是与等效的绞合线相比,其成本低。具有实心导体的电线和电缆通常用于小型仪器、底

  b.绞合导体-----绞合导体使用在大多数电线电缆中,以提供较好的柔软性和较长的挠

  曲寿命。从实用的观点来说,绞合导体具有比实心导体更长的常规使用的寿命。如果有小的 V 型

  裂痕或类似的损坏,则只要几次弯曲后就断裂。但在同样的操作中,绞合导体只有少数几根

  c.编织导体---- -扁平或圆形(管状)的编织导体有时也用在某些应用场合,在这些场合

  中,它们比圆实心电缆或绞合电缆更适合。编织导体很少有绝缘,因为绝缘层妨碍了高挠度

  电线电缆的在允许电压下不导电的材料可大致分为最基本的两大类---热固性和热塑性,但每一大类内的种

  类、化合物和混合物是如此之多,以致使得可供选用的在允许电压下不导电的材料几乎不受限制。目前行业大

  多数在允许电压下不导电的材料由合成橡胶聚合物(热固性)制成的化合物和由合成材料制造成的化合物组成,以

  热固性材料的特点是在机械应力作用下能被拉伸、压缩或其它形变(在合理的极限范围

  内),而当此机械应力消除后,能“弹回”到初始状态和形状。由于热固性在允许电压下不导电的材料不易受

  热软化的影响,因而在所加的热和电气过载(这引起内部发热)期间,它们不会熔滴、流动或

  热塑性绝缘材料以其优良的电气特性和较低的成本而著称。热塑性塑料由于很薄的绝

  缘厚度就可以获得良好的电性能,因而作为在允许电压下不导电的材料而被广泛采用,尤其是在高压电缆中。此

  用各种基本热塑性材料可以配制成几种改性热塑性绝缘料。有时主要的变化是颜色,

  但是大多数热塑性塑料都有不同的等级,以便能满足特殊的使用温度、强度和耐环境等因素

  的要求。很自然,这些材料是热成形的,在机械压力下热软化和流动,然后,在冷却和(或)

  聚氯乙烯绝缘料广泛用在电线电缆中,因为它们具有高介强度和机械强度、高柔软性

  和阻燃、耐水、耐油和耐磨等性能。它们还有成本低和便于加工的优点。这使它对电缆制造

  尼龙 主要用在其它绝缘材料上作被覆或护套,以提供机械、热和化学防护、这些护套

  一般很薄,因为即使薄壁尼龙也很坚韧。而厚的尼龙或绝缘会使电缆很硬。尼龙一般不用作

  聚乙烯和聚丙烯用于许多要求优异电性能的电缆中,例如要求低的介电强度和低的功

  率损耗因子。聚乙烯的其它优点包括在低温下弯曲而不开裂(即使很硬也不开裂)的能力、耐

  水性和一般的化学的惰性。聚丙烯具有优良的耐磨性和耐热性,但低温度软性较差。由于这

  种绝缘材料即使较薄时仍性能好,使得有可能实现导线和电缆的小型化(总直径较小)。

  热缩:加热变软并流动,通常有固定熔点,冷却时会再次变硬。这类材料可以注模变

  成某种形状(通过加热和冷却),此过程可重复、熔化流动聚合物出线便是其中一个例子。

  热固:加工时材料变软并柔顺,在固化之后可注模并挤出。固化(交联)之后,即使再加

  外被:拥有非常良好机构和化学特性,直接覆盖在线缆上起保护作用。材料选择满足安装

  绝缘化合物组成绝缘层,而绝缘层在电缆中占了重要位置主要基于以下几点:a>

  导体

  PVC----PVC 具有较好介电性,根据存在的种类,介电常数 3~6,种类包括 PVC 树脂,

  塑化齐、稳定齐、阻燃齐、填料和特殊添加齐。PVC 应用最高温度 105℃,最低-40℃,塑

  聚乙烯----密度分为三类(低、中、高),拥有非常良好电学和物理特性,用途广泛。电学特

  点是高介电性、低消耗、强绝缘能力、频率和温度稳定。物理特点拥有非常良好阻燃力和抗紫外

  聚丙烯----和HDPE相同,例如电学和化学阻力,有较强物理性,比如耐磨损、

  耐切断、耐热性,但密度低;可燃,但耐热性较隹,适用耐破裂场合,多数使用在电信线缆

  在电线电缆的实常设计与选用中,一般常从三个方面入手:物理要求、环境要求及电

  需要仔细考虑的物理性能有:抗拉强度、柔韧性、耐磨性、碰撞、挤压、形变、冷流性、

  少次而导线或屏蔽层不断裂。使用较细的单股导体绞合起来以获得较高的柔软性可提高弯曲

  另一需要考虑的是线缆的端接方法,一般常用有螺钉端接、釬焊、压接、 绕接、

  电缆的正常工作及寿命常常取决于环境。环境和温度是多少?布线将要装在室内、室外

  还是地下?是否要暴露在潮气、尘埃、化学物品、油类或臭氧环境中?除了物理环境外,周

  围电气环境也是一个重要的考虑因素。电缆会受到静电干扰的影响吗?会受到磁场辐射的影

  用可能是同等重要的。在-40℃时,适合于固定使用以及适合于移动的电缆之间有着许多的

  在选择电子线缆时,应当广泛地考虑各种电气要求。你应当考虑电压、电流、频率、

  衰减、电容、传播速度、电感、电源及负载阻抗、特性阻抗、电晕、静电干扰与电磁干扰的

  防护,电气要求还决定电线或电缆必须取的结构。改变电气要求会导致产品系列的混乱。

  电压安全系数------一个常常被技术条件制订者所忽视的项目是电压安全系数。(绝缘

  击穿电压除以工作电压)对容易受明显弯曲和移动的多芯电缆的导体,应规定最高的安全系

  数。这种电缆的维修费用和更换费用高,加上内部有大量潜在的故障点,每一根导体的安全

  对于安装线,电压安全系数减小到 10 至 20 之间,因为这种线般用于机箱中,很少受

  在 2 到 3 之间,是用于高压电缆的,因为以过高的安全系数来制造高压电缆不切实际的。

  频率-------对于频率较高的信号,选择与制造电缆时都必须更加小心,因为其绝缘损

  高功率电平与高频率(甚至高频与超高频)相结合会产生问题。标准的同轴电缆由于

  过度的损耗和过热,而在高功率电平下无法传送超高频信号。在高功率电平和频率超过超高

  电容------对于交流或脉冲信号,在负载能够从信号中接受到全部信号电压之间,电缆

  电容必须充电。有时,负载电压可能从未达到全部信号源电压值,而且它由于电缆起了滤波

  器的作用而可能有不同的波形。为了最好能够降低电容的影响,应当规定具有低介电常数的绝缘;

  衰减-------在传输低电平信号的电缆中,或是在效率是重要性能的应用场合,衰减是

  应当仔细考虑的一个性能。电缆的衰减表示由于在传输信号时发热而产生的损耗。导体由于

  具有电阻,是发热的部分原因。交流电容损耗也是如此,对于两根尺寸相同的电缆来说,它

  所以,为了把衰减降到最小,应当遵守前述的把电容减到最小的建议。同样要确定绝

  缘具有低的损耗因以及使用实用的最高导电率的导体。然而必须小心因为即使在直径不变的

  同轴电缆中,较粗的导体使电阻损耗降低,但它一般却会使交流损耗增加。产生这种损耗增

  加的原因是由于导体之间电容耦合更紧密而引起的。在频率较高时,损耗也会增加。

  传播速度------另一重要的电气特性是传播速度。对结构相似的电缆来说,这个因素与

  它们的绝缘介电常数成反比。所以,这个术语常常适用于从绝缘的观点来表明电缆的相对优

  在计算机和精密定时电路中,传播速度是一个很重要的设计因素。如果传播速度慢

  了就会产生波形失真,而这样的失真在脉冲电路中是很关键的。精确数据信号与幅噪音

  特性阻抗-------在许多电子线缆应用中,特性阻抗是很重要的。如果即不允许反射,

  a.线材之材质---------一般连接器所用之线材材质以耐燃性较佳者为原则。一般配线须

  符合 UL 要求之 VW-1 等级,一般隔离线SC 等级,使用之温度限制线材依绝

  缘体材质之特性从 60~250℃之容许温度范围,而通常用时以 80℃为基准,而交流电源

  a.锡炉加热前,先将温度调整至 230±5℃,可视线材的种类调整锡炉温度,比方 1015

  c.沾锡前需先将锡液上层氧化物(锡渣)轻轻刮去后,再将线沾锡,否则氧化物易沾上

  d.助焊剂(锡水)不可太多太浓,因加热后多余的锡水容易粘在 PVC 上,很难除去,

  g.沾锡一般动作是先将所要沾的线理齐,清除锡炉异物,视沾锡长度沾锡水,入锡液

  约 3 秒后迅速提起并敲掉线上多余的锡。捻线沾锡后线材捻线之线径要求与 PCB 开孔之配

  铜和锌的合金,60-96%的铜成分,良好的 弹性材料,可接受的导电性,很

  铜镍锌合金(Cu 65%,Ni12%,Zn23)的导电性能接近黄铜,耐腐蚀,耐强电

  层,焊接性差,钢接触件大多采用镀镍,(必须先镀铜),紫铜镀镍可耐温 340

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