广告
广告
接触件铜材选用指南
您的位置: 连接器世界网 >>技术与应用 >> 接触件铜材选用指南

接触件铜材选用指南

2021-01-12 15:05:57 来源:连接器世界网 作者:原上海航天技术研究院元器件可靠性中心 杨奋为

【大比特导读】本选用指南规定了电连接器接触件铜材分类、选用准则、组织机构、选用流程、合格鉴定和标准体系等内容。适用于连接器生产企业设计、釆购和铜加工生产企业研发、生产和销售等人员参考。

1编写目的

接触件铜材准确选用是确保连接器质量与可靠性的最关键因素。由于我国连接器行业没有经历正向设计阶段,应用基础研究能力薄弱。连接器现行标准仅规定了接触件的工作直径、镀金层厚度、分离力和保持力等主要技术参数,并未规定接触件的材料牌号、规格和状态。接触件铜材成分、规格和供应状态等都引用国外标准,导致高端应用领域接触件铜材长期以来都依赖进口。

为夯实接触件铜材应用基础研究,实现高端应用领域连接器接触件铜材国产替代进口目标。必须深刻认识国产铜材与进口同类材料的品质差距,深刻认识这些差距对接触件性能影响。坚持“问题导向、产需结合、协同创新、重点突破”原则,瞄准高端应用领域连接器生产紧缺的接触件铜材,创建“接触件铜材应用基础研究联盟”。通过创建应用基础研究联盟,培育新型跨界致力于接触件铜材应用基础研究和可靠性系统工程的专业和管理人才,加强接触件铜材研制和应用企业间战略合作,构建接触件铜材产业链上下游企业数据共享平台,规范接触件铜材选用工作流程管理。为此,特起草“接触件铜材选用指南”。

2主题内容和适用范围

本选用指南规定了电连接器接触件铜材分类、选用准则、组织机构、选用流程、合格鉴定和标准体系等内容。适用于连接器生产企业设计、釆购和铜加工生产企业研发、生产和销售等人员参考。

3 接触件铜材分类

3.1按性能分

1) 高电导铜材

一般要求导电率60%IACS以上,屈服强度500MPa左右。主要应用于大电流连接场合,如基站电源连接器、新能源汽车连接器、引线框架和智能手机连接器接触件铜材。常用合金系列有紫铜、铁铜、锆铜、碲铜、镁铜、铬铜和铬锆铜等。

2) 高强度铜材

一般要求屈服强度900MPa以上,导电率20%IACS左右。主要用于信号连

接部分,如VCM弹片、耳机弹片、SIM卡和航空、航天、通讯、军用等高可靠连接器接触件铜材。常用合金系列有铍铜、钛铜等。

3) 中强度、中低电导铜材

一般要求屈服强度500MPa左右,导电率10~65%IACS。主要用于汽车、电气和电子行业对强度及导电率均有一定要求的连接器接触件铜材。常用合金系列有镍硅铜、锡镍硅铜、镍钴硅铜、锡青铜、铅黄铜和普通黄铜等。

3.2按质量等级分

1) 宇航级铜材

用于按宇航级连接器国军标总规范和详细规范生产连接器配套接触件铜材。

2) 军品级铜材

用于按连接器国军标总规范和详细规范生产连接器配套接触件铜材。

3) 工业级铜材

用于按连接器国家标准生产连接器配套接触件铜材。

3.3按设计结构分

图1为连接器接触件电接触界面结构分类。按动态接触界面可分为弹性(开槽、片簧、冠簧或线簧)插孔对应刚性插针、弹性(开槽、绞线或片簧)插针对应刚性插孔、弹簧针和毛钮扣等用铜材。按静态端接界面可分为不可分离端接(焊接、压接、绕接、穿刺、贴装、压入)和可分离端接(对接、夹接)等用铜材。

连接器

图1 连接器接触件电接触界面结构分类

3.3.1按动态接触界面分类

1) 弹性插孔铜材

为保证插孔插合时接触可靠,防止塑性变形和应力松弛,常选用具有较高弹性极限与疲劳极限和适当弹性模量铜材。

(1) 开槽插孔铜材

侧开槽 釆用铜棒(线)车制,结构简单、体积小、单点接触、可靠性一般。适用于高密度通用连接器。

直开槽 釆用铜棒(线)车制,多点接触、抗振性较好,可靠性较高。用于数十安以下电流高密度通用连接器。

(2) 片簧插孔铜材

方形 釆用铜带经多工位冲制成。内簧片与插针紧密接触保证低而稳定的接触电阻,外簧片卡在绝缘体台阶上起固定作用。适用于印制板连接器。

圆形 用铜带连续冲压成形,可实现效率高、成本低的大规格自动化量产。适用于冲制冠簧插孔或用冲制插孔替代原J599通用连接器的车制插孔。

分体形 鹰爪插孔、簧爪插孔和反转簧爪插孔,节省贵金属、接触可靠、制造精度和效率高,是传统直开槽插孔替代产品。

(3) 冠簧插孔铜材

采用高弹性铜带冲压簧片,并扭转成型,形成一个双曲线型笼式的扭转接触面。插拔力小、承載电流大、生产效率高。常用于民用大电流连接器。

(4) 线簧插孔铜材

由多根弹性铜丝按双曲面直母线排列,形成两端大、中间小的鼠笼式插孔。插拔柔和、插拔寿命达10万次、抗振性高、承載电流大(800A)、可靠性高。常用于高可靠、高密度印制板连接器。

2)刚性插针铜材

为防止插拔时弯曲损伤,常选用具有较高机械强度的黄铜棒、丝、带。

3) 弹性插针铜材

(1)开槽插针铜材

选用具有较高机械强度的黄铜棒(丝)车制开槽而成,加工工艺简单。

(2)绞线插针铜材

柔性插拔、多线弹性接触、可靠性很高、载流量随插拔寿命没明显下降。适用于直径小于0.5mm的高可靠微矩型或超微矩型连接器。

(3)片簧式插针铜材

用铜带冲压片簧替代铜丝绞线,工艺简化、成本低。直径0.4mm的片簧式弹性插针额定电流3A。用于间距0.635mm的超微矩形连接器。

4)刚性插孔铜材

选用具有较高机械强度的黄铜管或棒、丝车制,加工工艺简单。

5)弹簧针铜材

基本结构由黄铜针筒、活塞针头和镀金螺旋压缩弹簧三个零件构成。针筒上带一卷边,将针头夹持在针筒内,靠压力在针头和对应零件的一个固定平导电区域之间建立电接触。用于要求小型、可靠、匹配周期极高、成本低场合。

6)毛钮扣铜材

毛钮扣为有一定弹性的镀金铍铜丝,将其插入绝缘基板的孔中,上、下层基板导体通过凸包挤压毛钮扣,实现多块微波多芯片组件基板上导体可靠连接。

3.3.2按静态端接界面分类

1)不可分离端接界面

(1)焊接

加热焊锡熔化填充导线与焊杯连接处间隙,冷却后焊锡凝固使导线和接触件形成一体。分焊杯、焊针二种,分别用于电缆和印制板端接。

(2)压接

将剥去导线绝缘层的裸导线芯送入压接接触件压接筒内,通过观察孔观察导线是否到位,用手动或自动压接工具对压接筒进行机械压紧而产生的连接。

(3)绕接

将裸的韧性金属导线直接缠绕在带棱角的接触件绕线柱上,导线要在张力受控情况下进行缠绕压入并固定在接触件绕线柱上,以形成气密性接触。

(4)穿刺

不需剥去电缆绝缘层,靠接触件“U” 字形接触簧片尖端刺入绝缘层,电缆导体滑进接触簧片槽中被夹持形成电连接。广泛用于印制板间带状电缆连接。

(5)贴装

是一种面向系统制造工艺,把无引线或短引线的表面贴装连接器直接贴装在基片表面。节省了印制板加工孔和孔金属化费用,适用于大规模流水线生产。

(6)压入

将连接器接触件(俗称鱼眼端子)直接压入印制板孔内,依靠接触件机械力将接触件固定在印制板上,无需焊接等其它固定方式。

2)可分离端接界面

(1)对接

用螺栓、螺钉或使用夹具等中间部件将接触件与电线电缆线芯机械连接,可装拆而不破坏连接的完整性。紧固对接界面受接触压力和材料塑性变形影响。

(2)夹接(笼式弹簧连接)

夹接是用弹簧夹持件将导线,以其预先按导线截面大小设计的夹持力,夹压在有铅(40%)锡(60%)合金电解铜板上。

4选用准则

4.1一般要求

接触件设计选材应以性能为依据。首先要保证机械强度和刚度要求,保证反复插拔、长时间使用电接触可靠性和稳定性。同时还应满足成型工艺要求。

重点考虑接触件以下因素:

1) 工作环境条件;

2) 导电、导热性;

3) 机械强度、插入力和分离力、保持力;

4) 热应力(温升);

5) 成型工艺;

6) 插拔次数、磨损、机械寿命;

7) 其它要求,如密封、屏蔽、滤波、超薄、超小等;

4.2选用依据

1) 根据配套连接器输送的能量和信号(电流、电压、频率、速率)选择接触件铜材;

2) 根据配套连接器使用要求(密封、电磁屏蔽、滤波等)选择接触件铜材;

3) 根据配套连接器设计结构接触方式和工艺成型要求(弹性孔、弹性针、弹簧针、毛钮扣等)选择接触件铜材;

4) 根据配套连接器设计结构端接方式要求(焊接、压接、绕接、穿刺、表面贴装、压入、对接、夹接等)选择接触件铜材;

5) 根据配套连接器工作环境(温度、湿度、冲击、振动、碰撞、真空、电磁辐照、盐务、粉尘、腐蚀气体等)选择接触件铜材;

6) 根据配套连接器设计结构体积、重量、接触件间距、密度选择接触件铜材;

7) 根据配套连接器质量等级要求(宇航级、军品级、工业级)选择接触件铜材;

8) 根据配套连接器使用频繁程度、插拔次数要求选择接触件铜材;

5组织机构

连接器

图2 接触件铜材应用基础研究联盟组织机构

接触件銅材选用是连接器可靠性系统工程的有机组成。必须坚持“问题导向、产需结合、协同创新、重点突破”原则,瞄准我国制作军用等高可靠电连接器紧缺的接触件铜材,由政府牵头组织“官、产、学、研、用” 结合的接触件铜材应用基础研究联盟(图2)。

例如近年来随着新能源汽车普及应用,因电源连接器接触不良温升导致燃烧案例频发,人们对温度寿命测试十分关注。要分析研究用于电源连接器接触件的国产和进口C18150等同类高电导铜材品质差距根源,应用基础研究联盟除采用国产和进口同类铜材制作相同规格型号接触件,进行材料理化、工艺性能和接触件零件功能等对比试验外,还应按有关标准评判其耐环境性。EIA364-1000.01是电子工业协会评估商业办公环境使用的连接器环境测试方法。试验分温度寿命、热冲击(温湿循环)、机械振动、混合流动气体+热干扰、热循环、粉尘+热干扰和插拔耐久等七组。其中温度寿命测试组测试需经插合状态连接器测接触电阻原始值、预处理(按标准规定反复插拔若干次无物理损伤)、温度寿命(按EIA364-1000.01标准规定的温度和持续时间)、测接触电阻(根据指定标准判定变化值)、复位(反复插抜3次无物理损伤)、测接触电阻(根据指定标准判定变化值)六个步骤。

高温加速寿命测试主要是让连接器接触件铜材应力松弛加速、镀层氧化加速和绝缘体老化加速,验证其一定使用年限后连接器接触性能是否可靠。

要开展上述这些可靠性试验,除资金设备外,人才是关键。目前我国十分紧缺能致力于接触件铜材可靠性系统工程研究的跨界、跨专业的系统管理人才,迫切需要接触件铜材产业链上下游企事业单位创建接触件铜材应用基础研究联盟。通过使用单位、整机企业提供品牌市场,带动上游配套连接器和铜加工企业研制生产。以点带面试行接触件铜材选用流程,制定接触件铜材选用行业规范标准,在实践中培育造就这方面的跨界、跨专业的系统管理人才。

6选用流程

6.1需求导向

连接器研发企业通过“接触件铜材应用基础研究联盟”供需对接信息交流平台,发布研发连接器配套接触件的选用需求信息。经质量认证、具有资质的接触件铜材合格供应商,根据研发连接器配套接触件的选用要求,向连接器企业提供适合于设计初选的接触件铜材质量分析报告。

报告应包括以下主要内容:

1) 化学成分;

2) 供应规格;

3) 供应状态;

4) 尺寸精度;

5) 表面质量(粗糙度);

6) 机械性能(抗拉、屈服、延伸率、硬度、应力松弛等);

7) 物理性能(导电、导热、弹性模量、泊森比、膨胀系数等);

8) 工艺性能(冲压、折弯、缠绕、可焊、可镀等);

9) 显微组织(晶粒大小、晶粒度等级等);

10)产品质量一致性试验。

6.2专家论证

“接触件铜材应用基础研究联盟”组织有关专家,对提供资料的接触件铜材企业产品进行遴选和在线可行性论证,确定准备提供初试样品的接触件铜材企业和相关初试方案。

6.3初步试验

专家方案论证后报请国家主管创新的部委,对应用课题进行可行性方案审批。申请立项、落实课题经费,或由接触件铜材和连接器企业联合集资,组建“政、产、学、研、用”结合的应用研究课题小组,开展为满足××型号连接器配套需求的接触件铜材应用的初步试验。

6.4 质量评价

由具有资质、权威的第三方电连接器质量和可靠性检验机构,对提供初试的接触件铜材及其加工的接触件作出质量评价。

6.5 扩大试验

通过几轮试验、改进、再试验、再改进,总结出最优接触件铜材成分设计和熔铸、轧制、热处理、精整等工艺方案。组织“政、产、学、研、用”结合的扩大验证试验,将新试材料提供给航空、航天、军用、信息、交通、能源等更多领域连接器生产企业试用,获取试用后质量信息和进一步验证接触件铜材创新应用成果。

6.6 成果鉴定

由代表我国电接触领域最高学术研究水平的高等院校和最权威的电连接器质量和可靠性检验机构,对扩大试验的接触件铜材及其加工接触件作出质量评价和改进建议。并报请国家有关部委进行应用成果鉴定。

6.7 生产应用

在扩大试验和应用成果鉴定基础上,将定型后的接触件铜材应用成果报请中国有色金属标准技术委员会审定。并由接触件铜材和连接器生产企业联合起草制定“××连接器××接触件铜材”行业详细标准,正式进入生产应用阶段。

7合格鉴定

合格鉴定是一项标准化工作。“接触件铜材应用基础研究联盟”应按详细规范规定要求对接触件铜材生产企业产品进行检查、试验、审批,然后将符合规范要求的制造商或产品列入合格制造商名录(QML)和合格产品目录(QPL)。并对合格产品目录和合格制造商名录进行监控。

合格鉴定独立于釆购前,目的是减少和消除每次釆购合同都重复进行监督审核、首件试验或鉴定试验,对于连接器研发企业降低釆购费用,保证持续釆购到质量可靠、性能稳定的产品具有现实意义。

表1 接触件銅材可靠性系统工程应用模式

连接器

表1列出了处于不同技术集成创新阶段的接触件铜材企业可靠性系统工程应用模式。通常经合格鉴定能生产“工业级”产品的接触件铜材企业,应用模式处于失效分析和试验考核阶段;能生产“军品级”产品的接触件铜材企业,应用

模式处于试验考核和定量设计阶段;能生产“宇航级”产品的接触件铜材企业应用模式处于定量设计和失效预防阶段。

合格鉴定试验可参照GJB1216“电连接器接触件总规范”4.5鉴定检验规定的检验项目和顺序进行。鉴定检验应在鉴定机构认可的试验室进行。样品应是正常生产中使用的设备和工艺生产出来的产品。不同质量等级接触件铜材合格鉴定每个检验项目试验结果,按相应的接触件铜材选用详细规范规定作出判定。

8标准体系

8.1定义

标准体系是由若干相互依从、相互作用的标准组成的具有特定标准化功能的有机整体。(一定范围内的标准按其内在联系形成的有机整体。)通常以结构框图和体系表形式表现出来。标准体系至少有两个含义;

其—,标准是标准体系基本单元,标准体系不是简单的标准叠加,相互间具有纵向和横向关系。纵向是整体与部分从属关系,横向是协调和配套关系。

其二,标准体系可按不同目的和范围建立,可分为国家、部门或企业等不同层次标准体系,也可按装备或专业类型建立,还可按型号或下属分系统乃至某项设备研制具体需要建立,以指导其研制过程中成套地贯彻实施相应标准。

8.2接触件铜材选用标准体系

为夯实接触件铜材应用基础研究,实现高端应用领域连接器接触件铜材替代进口目标。“接触件铜材应用基础研究联盟”应根据上述标准体系定义,组织专家协议制定我国接触件铜材选用标准体系结构框图和体系表(图3)。制定“接触件铜材选用总规范”,逐步建立接触件铜材合格鉴定规程,加强接触件铜材产业链应用基础研究流程监管。接触件铜材生产企业应根据“接触件铜材选用总规范”要求,制定为连接器生产企业研发连接器配套的“接触件铜材选用详细规范”。

详细规范规定不同质量等级接触件铜材合格鉴定的技术要求、试验项目和试验方法等。由于接触件铜带(丝)的厚度(直径)偏差、表面粗糙度、屈服强度和显微组织(晶粒度)等性能,直接影响接触件的插抜力、接触电阻等性能的一致性。通过多次试验考核和数据积累分析,详细规范中应对“宇航级”、“军品级”和“工业级”等不同质量等级的接触件铜材试验项目,分别规定不同的判定合格指标。

连接器

图3 接触件铜材选用标准体系框图

声明:转载此文是出于传递更多信息之目的。若有来源标注错误或侵犯了您的合法权益,请与我们联系,我们将及时更正、删除,谢谢。

  • 赞一个(
    0
    )
  • 踩一下(
    0
    )
分享到:
阅读延展
接触件 连接器 铜材
  • 介绍一种可优化接触件插拔力的插孔器件

    介绍一种可优化接触件插拔力的插孔器件

    球栅阵列(BAG)插孔系统是集成电路(IC)新产品开发中设计、测试和制造过程的必要选项。本文介绍一种可以对接触件插拔力进行优化的BGA插针-插孔系统。试验表明,这种插孔互连系统可以大大简化集成电路与印刷线路板之间的连接,从而降低相关成本。

  • 关键接触件铜材替代进口就此扬帆起航

    关键接触件铜材替代进口就此扬帆起航

    7月4日上午,以“创建接触件铜材应用基础技术研究联盟研讨”为主题的沙龙活动顺利在国家会展中心502会议室举行。这场活动由原上海航天技术研究院元器件可靠性中心杨奋为高工倡议举办兼主持,共27名连接器产业链企业领导和专家,共同参与现场互动交流、探讨创建接触件铜材技术研究联盟解决方案。

  • 创建接触件铜材应用 基础研究联盟研讨

    创建接触件铜材应用 基础研究联盟研讨

    接触件铜材品质是影响连接器电接触可靠性的关键因素。创建接触件铜材应用基础研究联盟(以下简称联盟),对全面提升电连接器质量和可靠性总体水平,实现我国高端电连接器接触件铜材替代进口目标意义深远。本文对创建联盟目的、实施步骤、难点和关键要点进行了研讨。

  • 浅谈接触件在新能源汽车高压连接器上的应用

    浅谈接触件在新能源汽车高压连接器上的应用

    随着新能源汽车的普及,塑性连接器的研发和使用越来越多。新能源汽车用高压连接器的接触件是连接器的核心部件,整车各条线路和系统都是通过插合接触件完成行驶过程中所需的光、电信号的连接,接触件的接触可靠性取决于接触件的接触形式,表面质量,原材料性能和工作环境等多种因素。

  • 当接线端子出现不良时 我们可以这么解决

    当接线端子出现不良时 我们可以这么解决

    本文主要介绍了当接线端子出现接触不良时,我们应该怎么处理,主要从这三个方面进行简单的介绍,分别是:接线端子的导通、瞬断、单孔分离力检测,单孔分离力指插合状态下接触件从静止状态变成运动的分离力。

  • 接触件铜材应用的基础技术研究

    接触件铜材应用的基础技术研究

    接触件铜材品质是影响连接器电接触可靠性的关键因素。开展接触件铜材应用的基础技术研究,对提升电连接器的品质水平意义重大。本文在详细论述接触件铜材应用基础技术研究目的和内容基础上,指出其实施要点,并提出了有关建议。

  • 原材料“持续涨” 连接器及线缆“可能变”

    原材料“持续涨” 连接器及线缆“可能变”

    近两个月以来,铜材、塑胶、金等连接器及线缆的基础性原材料出现了较大幅度的价格上涨,给连接器及线缆厂商增添了成本压力,不少企业做出了升价的决策应对,应市场波动做出价格变化是正常的,处在观望中的企业,需合理安排库存,做好成本以及市场规划。

  • 关键接触件铜材替代进口就此扬帆起航

    关键接触件铜材替代进口就此扬帆起航

    7月4日上午,以“创建接触件铜材应用基础技术研究联盟研讨”为主题的沙龙活动顺利在国家会展中心502会议室举行。这场活动由原上海航天技术研究院元器件可靠性中心杨奋为高工倡议举办兼主持,共27名连接器产业链企业领导和专家,共同参与现场互动交流、探讨创建接触件铜材技术研究联盟解决方案。

  • 创建接触件铜材应用 基础研究联盟研讨

    创建接触件铜材应用 基础研究联盟研讨

    接触件铜材品质是影响连接器电接触可靠性的关键因素。创建接触件铜材应用基础研究联盟(以下简称联盟),对全面提升电连接器质量和可靠性总体水平,实现我国高端电连接器接触件铜材替代进口目标意义深远。本文对创建联盟目的、实施步骤、难点和关键要点进行了研讨。

  • 接触件铜材应用的基础技术研究

    接触件铜材应用的基础技术研究

    接触件铜材品质是影响连接器电接触可靠性的关键因素。开展接触件铜材应用的基础技术研究,对提升电连接器的品质水平意义重大。本文在详细论述接触件铜材应用基础技术研究目的和内容基础上,指出其实施要点,并提出了有关建议。

  • 接触件铜材选用可靠性研讨

    接触件铜材选用可靠性研讨

    接触件铜材品质是影响连接器电接触可靠性的关键因素。开展接触件铜材选用可靠性研究,对实现我国高端电连接器接触件铜材替代进口目标,全面提升电连接器质量和可靠性总体水平意义深远。本文在阐述接触件功能和设计结构基础上,对接触件铜材选用现状、选用可靠性和开展可靠性系统工程建设进行了分析研讨

  • 创建接触件铜材应用基础研究联盟研讨

    创建接触件铜材应用基础研究联盟研讨

    接触件铜材品质是影响连接器电接触可靠性的关键因素。创建接触件铜材应用基础研究联盟(以下简称联盟),对全面提升电连接器质量和可靠性总体水平,实现我国高端电连接器接触件铜材替代进口目标意义深远。本文对创建联盟目的、实施步骤、难点和关键要点进行了研讨。

微信

第一时间获取电子制造行业新鲜资讯和深度商业分析,请在微信公众账号中搜索“大比特商务网”或者“big-bit”,或用手机扫描左方二维码,即可获得大比特每日精华内容推送和最优搜索体验,并参与活动!

发表评论

  • 最新评论
  • 广告
  • 广告
  • 广告
广告
粤B2-20030274号   Copyright Big-Bit © 2019-2029 All Right Reserved 大比特资讯公司 版权所有     未经本网站书面特别授权,请勿转载或建立影像,违者依法追究相关法律责任
0