连接器材料材质知识小课堂

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　　谈起连接器，一定离不开连接器的材质材料这方面的内容，不同的材质可以带来不同的产品性能，同时连接器的材质材料不同还能会影响到产品的价格，所以了解连接器的材质材料知识是很有必要的，下面连接器网工程师就整理了一些连接器材料材质的内容，汇总如下，下面一起来阅读吧。

　　1、连接器绝缘体常用材质

　　通常有：PBT、NYLON、ABS、PC、LCP等材料如附表一所示，但原则上采用耐燃性较佳之材质。

　　a.PBT料：

　　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。其为连接器产品常用胶料。

　　b.NYLON66、NYLON6T、PC、LCP料：

　　其缩水率1.0%-0.3%，耐温比PBT高，常用NYLON66耐温260℃–280℃，NYLON6T耐温280℃–300℃，LCP耐温290℃–320℃。但其吸水性较大，一般用于耐高温与PITCH较少的产品(如SMD、HOUSING、PLCC等产品)

　　C.ABS料：

　　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℃左右，一般用于连接器中辅助产品上。

　　2、注塑成形常见之缺陷及其原因

　　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。其主要原因分三部分：注塑机之因素、模具之因素、胶料之因素。

　　3、连接器接触件组成及性能

　　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

　　1.黄铜—铜及锌之合金，共颜色因锌之含量而异。

　　a.黄铜—–含锌25~35%者，最适常温加工。

　　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。

　　2.青铜—-铜及锡之合金，其颜色因锡之含量而异。

　　一般广义之称呼除黄铜以外之铜合金称为青铜。

　　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%，磷0.5~1.5%.

接触件材料选用

　　接触件可用几种合金中的任何一种材料制成，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良好的材料，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为接触件而使用。

　　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，使用磷青铜可保证良好的可靠性。

　　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靠的应用场合，建议采用铍青铜材料。

　　4、铜片局部电镀

　　接合体之表面加工(电镀)：接合体之表面为了防止腐蚀氧化，使接触面平滑化及原材料之机械性保证一般都施以电镀加工处理，各种电镀的特性.

　　(1).镀金厚30μ″，镀金区Ni测厚50~80μ″。

　　(2).镀金厚3μ″，镀金区Ni测厚30~50μ″。

　　(3).其它：

　　尺寸：依订单料号尺寸验收.

　　外观： a.未电镀面：无油污，料带平整，不可变形，弯曲或伸张。

　　b.电镀面：光泽平滑，粒子细微，无污染变形。

　　c.烘烤：冷冻–55±3℃*30′室温10′~15′→105±2℃*30′→室温10′~15。

　　d.抗热：85±2℃*2hr。

　　(4).铜片镀锡

　　a.盐雾测试依双方协定。

　　b.烘烤测试如(一.3项)且沾锡达90%以下。

　　c.直接沾锡占90%以上。

　　d.抗热：85±2℃*2hr。

　　e.铜底镀铜厚镀30~50μ″。

　　f.锡铅比率Sn/Pb90：10或95：5

　　g.镀锡厚度依订单要求。

　　5、电气性能

　　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，使用时应依规格标准采用。

　　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，其测试时包含线材与接合体间压着部份。

　　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附表六所示。

　　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。

　　6、机械性能

　　(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拔力之规格。

　　(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拔力之规格。

　　(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。

　　a：接触阻抗为初期值之二位以内。

　　b：拔出力应符合规格值。

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

　　(5).PIN保持力：以5 mm±3mm/min之速度将PIN从BASE中推出，其推力应符合推力规格值。

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

　　7、环境性能

　　(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，其温度上升值应30℃以下。

　　(2).耐震动性：在DC 0.1A之通电状态下,以振幅1.5m/m及频率10Hz-55Hz/Min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：

　　a：接触阻抗应为初期值之二位以内;

　　b：不连续导通时间在1μsec以下;

　　C：外观应无异状。

　　(3).耐冲击性：在DC 0.1A之通电状况下,以50g之加速度条件试验而X,Y,Z轴各轴3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.

　　(4).着锡性:自端子本导为基准面1.2mm处,浸于230±50℃之锡槽中3±1秒,　浸渚面上应有95%以上锡附着.

　　(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倍以内.

　　(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±1秒，其绝缘体应无裂痕变形等异常状态，而端子强度应于规格内。

　　(7).耐湿性：置于温度85±2℃，湿度90%~95%之恒温恒湿槽中96小进，小滴擦拭后于30分钟以内测试应符合下列要求：

　　a.接触阻抗应为初期之二位以内;

　　b.绝缘电阻应于10MΩ以上;

　　c.外观应无异状;

　　d.应符合耐电压之要求。

　　(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：接触阻抗应为初期值之二倍以内，c：外观无裂痕或明显的腐蚀现象。

　　(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小时后，接触阻抗应为初期值之二倍以内。

　　8、铜导体相关检测项

　　(1).线径公差：

　　0.10mm≦d≦0.40mm时，允许偏差±0.004mm;

　　0.40mm

　　(2).最大外径与最小外径差值(f)

　　0.10mm≦d≦0.40mm时，允许差值f<0.004mm;

　　0.40mm

　　(3).延伸率(软态)：取线总长为20mm.

　　0.10mm≦d≦0.25mm时，延伸率≧12%;0.25mm

　　—–延伸率=( 断裂时长-20)/20

　　9、铜导体相关性能

　　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、高延展性、较好的强度，并能与其它多种金属形成合金或被其它金属涂覆。

　　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。

　　在温度达400℉下连续使用(或短时间500℉下使用)的铜导线，则电镀最小为40微英吋的银，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，镀银层的导电性优于锡镀层。

　　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80%左右。此外，包铜钢导线的抗拉强度为铜的150-200%，但电导率通常只有铜的30-40%。

　　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、编织导体三种形式。

　　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、底板布线或任何类似的固定设备的安装线。

　　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使用寿命。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导体有刻痕或损坏，余下的末损坏的绞合线仍能提供适当的使用寿命。

　　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和因电缆轴向推拉使长度稍有伸缩的能力。

　　10、电线电缆的绝缘材料

　　电线电缆的绝缘材料可以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绝缘材料几乎不受限制。目前行业大多数绝缘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成的化合物组成，以提供特殊的物理和电性能。

　　(1).热固性绝缘材料：

　　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。由于热固性绝缘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、流动或发生形变。

　　(2).热塑性绝缘材料

　　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即可获得良好的电性能，因而作为绝缘材料而被广泛采用，尤其是在高压电缆中。此外，绝缘层较薄的电缆通常比电性能相同的热固性绝缘材料制成的电缆尺寸小。

　　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)除去机械应变后保持它们变形后的形状和状态。

　　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。这使它对电缆制造商和用户都具有吸引力。但是最近资料表明，聚氯乙烯加工对健康有害。

　　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。尼龙一般不用作主要的绝缘是因为其抗吸潮性差，这降低了高湿度使用条件下的电性能。

　　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良好，使得有可能实现导线和电缆的小型化(总直径较小)。

　　(3).绝缘材料与外被

　　根据需要选择最隹绝缘材料，选择因素包括不同性能特点，以下介绍：

　　a.一般条件：

　　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，即使再加热它也不会变软，因而热缩材料可改进热性能及抗溶能力。

　　绝缘：具有良好绝缘特性，用于线缆元件，直接覆盖在导体上。

　　外被：具有良好机构和化学特性，直接覆盖在线缆上起保护作用。材料选择满足安装放和环境要求，它是十分重要的，甚于电学要求。

　　b.绝缘化合物一般特性：

　　绝缘和外被混合特性(正常值)如下附表：

　　绝缘化合物组成绝缘层，而绝缘层在电缆中占据重要位置主要基于以下几点：a>导体表面较高电压放电时介电特性;

　　b>较高频率信号电缆低损耗材料;

　　c>高温耐热;

　　d>耐磨、耐皱、不容易被切断。

　　以下介绍几种常用外被料性能：

　　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℃，塑化齐可由化合特变为脆化材料，特别在低温时候。

　　聚乙烯—-密度分为三类(低、中、高)，具有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。物理特点具有良好阻燃力和抗紫外线，添加齐可提高其性能。

　　聚丙烯—-和高密度聚乙烯相同，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中，有理想物理性和介电性。

　　11、电线电缆的设计及选用的性能要求

　　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、环境要求及电气要求。

　　a.物理要求:

　　需要考虑的物理性能有：抗拉强度、柔韧性、耐磨性、碰撞、挤压、形变、冷流性、耐软化击穿、尺寸、重量、颜色标志、端接方法和可剥离性。

　　弯曲寿命是对线缆在弯曲使用中能工作多久的量度，或者说是电线电缆能弯曲多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寿命。铜包钢线的绞线也能提高弯曲寿命，但会降低柔软性。

　　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、熔焊接等等。因为此会影响导线的选择和电缆的结构。

　　b.环境条件:

　　电缆的正常工作及寿命常常取决于环境。环境温度是多少?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响吗?等等环境条件。

　　线缆用户往往只规定最高温度，没有意识到最低温度，电缆在最低温度下如何使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差别。了解了客户的特殊要求以后，我们就能更好地建议客户关心些环境影响。

　　最高温度可能需要经过试验才能确定。计算热交换要计及导体、绝缘体、电流强度、工作循环、环境温度、通风量以及在电缆或电缆管道中的额外导体。

　　c.电气要求：

　　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，每一根导体的安全系数考虑规定在70至100之间。

　　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，很少受到弯曲。测试探头电线的推荐安全系数只有3到5，因为它是间歇地使用。最小的安全系数在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，因为其绝缘损耗较高，而且需要阻抗匹配。

　　生产在宽带带下工作的电缆必须更加精密，因为宽带带的匹配阻抗比较困难。

　　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频时，选用波导是较好的办法。

　　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。为了尽量减少电容的影响，应当规定具有低介电常数的绝缘;导体应当尽可能地分开，电缆不应当长于需要的长度。

　　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，它与介电常数和介质损耗因子值的乘积成正比。

　　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越性。

　　在计算机和精密定时电路中，传播速度是一个非常重要的设计因素。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。精确数据信号与大波幅噪音之间的微分常常是由于电缆中的波形失真造成的。

　　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，能量损耗又必须减到最少，则阻抗必须匹配。否则电缆或设备由于过压而损坏。

　　12、绝缘&外被材料特性表.(UL444)

　　1.线径与芯线数

　　2.剥线长度与用途

　　3.镀锡处理

　　4.捻线镀锡处理

　　线材捻线之线径要求与P.C.Board开孔之配合性，依下列所示：

　　5.线材设计及规格资料：

　　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，一般隔离线须符合VW-1SC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，而一般使用时以80℃为基准，而交流电源温度以150℃为基准。

　　b.额定电压：

　　c.额定电流

　　6.沾锡

　　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的线比1007的线锡炉温度可较高此。

　　b.锡炉温度若太高沾锡时导致PVC烫伤，沾锡时间不可太久。

　　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，否则氧化物易沾上芯线呈灰暗色。

　　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，影响外观，芯线沾锡水的高度与入锡液的深度直拦影响沾锡的尺寸。

　　e.锡炉内锡液约八分满。

　　f.锡炉温度极高使用时注意安全。

　　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开孔之配合性

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