连接器相关知识

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連接器絕緣體常用材質

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%玻璃纖維，具有抗裂防沖擊、防電能力，其耐磨性好，磨擦系數較低，自身潤滑效果好，耐油耐化學藥品性好。在高溫高濕下伋有很好的介電強度。其縮水率0.6%-3.0%之間，其耐溫為230℃左右。成型性好，具耐燃性。其為連接器產品常用膠料。
ｂ.NYLON66、NYLON6T、PC、LCP料：
其縮水率1.0%-0.3%，耐溫比PBT高，常用NYLON66耐溫260℃--280℃，NYLON6T耐溫280℃--300℃，LCP耐溫290℃--320℃。但其吸水性較大，一般用於耐高溫與PITCH較少的產品（如SMD、HOUSING、PLCC等產品）
C．ABS料：
具有良好抗沖擊韌性、耐油性、耐磨性、容易成型、硬質性好、剛性好，耐溫100℃左右，一般用於連接器中輔助產品上。
注塑成形常見之缺陷及其原因
常見成型缺陷有以下幾種：塑件有黑斑或黑液、表面不光潔、溢料、塑料成形不完整、氣泡或燒焦、癟形、拼縫線或塑件緊縮在模具內等等缺陷。其主要原因分三部分：注塑機之因素、模具之因素、膠料之因素。
連接器接觸件組成及性能
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。以下對目前行業上銅材種類及性作介紹
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%.

接觸件材料選用：
接觸件可用幾種合金中的任何一種材料制成，具體選擇則要根據接觸件的類型，插拔的頻度以及連接器所工作的電氣條件和環境條件而定。常用的一些材料及其應用場合如下：
黃銅──黃銅雖是一種導電性能良好的材料，但在多次重復彎曲後容易變形和迅速疲勞。它通常在廉價的連接器中作固定式接觸件，或在連接器內作其它金屬零件。在要求優良彈性的場合不應使用帶有黃銅接觸件的連接器。當然由於成本低，黃銅仍能在許多地方勝任地作為接觸件而使用。
磷青銅──磷青銅的硬度高於黃銅，同時能保持較長期的彈性。它常作為工作溫度低於300℃的接觸件的材料。對於大多數插拔頻度較低，或接觸件處於正常彎曲的連接器而言，使用磷青銅可保證良好的可靠性。
鈹青銅──鈹青銅具有的機械性能遠較黃銅或磷青銅隹。鈹青銅零件在退火後就能定形和硬化，實際上能永久保持其形狀，它也是最能抗機械疲勞的材料。在插拔頻繁和要求高可靠的應用場合，建議采用鈹青銅材料。
1.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.
ａ.镀金厚30μ″，镀金区Ni测厚50~80μ″。
ｂ.镀金厚3μ″，镀金区Ni测厚30~50μ″。
ｃ.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。
2.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。



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DC 500V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。
机械性能
ａ.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。
ｂ.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。
ｃ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。

1）：接触阻抗为初期值之二位以内。

2）：拔出力应符合规格值。
ｄ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。
ｅ.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。
ｆ.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.
環境性能
ａ.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。
ｂ.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：

1）：接触阻抗应为初期值之二位以内，2）：不连续导通时间在1µsec　　以下，C：外观应无异状。
ｃ.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.
ｄ.着锡性:自端子本导为基准面1.2mm处,浸於230±50℃之锡槽中3±1秒,　浸渚面上应有95%以上锡附着.
ｅ.耐高温:置於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.
ｆ.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，而端子强度应於规格内。
ｇ.耐湿性：置於温度85±2℃，湿度90%~95%之恒温恒湿槽中96小进，小滴擦拭后於30分钟以内测试应符合下列要求，
1）：接触阻抗应为初期之二位以内，

2）：绝缘电阻应於10MΩ以上，

3）：外观应无异状，

4）：应符合耐电压之要求。
ｈ.盐水喷雾试验：将样品置於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，

1）：接触阻抗应为初期值之二倍以内，

2）：外观无裂痕或明显的腐蚀现象。
ｉ.硫化气体试验：将样品置於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。

銅導體相關檢測項
1>線徑公差：
0.10mm≦d≦0.40mm時，允許偏差±0.004mm；
0.40mm＜d≦1.0mm時，允許偏差±1%d (d表示線外徑)
2>最大外徑與最小外徑差值(f)
0.10mm≦d≦0.40mm時，允許差值f＜0.004mm；
0.40mm＜d≦1.0mm時，允許差值f＜1%dmm(d表示線外徑)。
3>延伸率(軟態)：取線總長為20mm.
0.10mm≦d≦0.25mm時，延伸率≧12%；0.25mm＜d≦0.40mm時，延伸率≧15%；0.40mm＜d≦1.0mm時，延伸率≧20%；
-----延伸率=( 斷裂時長-20)/20
銅導體相關性能
電線電纜中最常用的導體是銅，它具有綜合的性能，如高的電導率和熱導率、高延展性、較好的強度，並能與其它多種金屬形成合金或被其它金屬塗覆。
在溫度達300℃(或短時間400℃)下使用的銅導線，用錫、錫鉛或純鉛塗覆，塗層厚度為40~70微英吋。這些塗覆層除了用來盡可能減少氧化外，還可增加可焊性和防腐蝕作用。
在溫度達400℃下連續使用(或短時間500℃下使用)的銅導線，則電鍍最小為40微英吋的銀，它能很好地經受較高的溫度。在頻率足夠高，高到趨膚效應變得明顯時，鍍銀層的導電性優於錫鍍層。
銅合金或包銅鋼導體用來增加強度，但是這些材料的使用總是以犧牲電導率為代價的。例如鎘銅，一種含0.5-1.0%鎘的銅合金，其抗拉強度為銅的150%，但是電導率僅為銅的80%左右。此外，包銅鋼導線的抗拉強度為銅的150-200%，但電導率通常只有銅的30-40%。
鋁合金比同規格的銅導體輕，但其電導率僅為銅的60%左右。此外，當暴露到空氣中時，鋁生成一種表面氧化物，此氧化物能形成不希望的高電阻連接。故是電線電纜中導體經常以銅作材料，按目前行業中導體分類大致有以下幾種：實心導體、絞合導體、編織導體三種形式。
1>實心導體---在電線電纜掁動很小和不需要撓曲的情況下，使用實心(單股)導體。它的優點是與等效的絞合線相比，其成本低。具有實心導體的電線和電纜通常用於小型儀器、底板布線或任何類似的固定設備的安裝線。
2>絞合導體-----絞合導體使用在大多數電線電纜中，以提供較好的柔軟性和較長的撓曲壽命。從實用的觀點來說，絞合導體具有比實心導體更長的使用壽命。如果有小的V型裂痕或類似的損壞，則只要幾次彎曲後就斷裂。但在同樣的操作中，絞合導體只有少數幾根導體有刻痕或損壞，余下的末損壞的絞合線仍能提供適當的使用壽命。
3>編織導體---- -扁平或圓形(管狀)的編織導體有時也用在某些應用場合，在這些場合中，它們比圓實心電纜或絞合電纜更適合。編織導體很少有絕緣，因為絕緣層妨礙了高撓度和因電纜軸向推拉使長度稍有伸縮的能力。
電線電纜的絕緣材料
電線電纜的絕緣材料可以分為最基本的兩大類---熱固性和熱塑性，但每一大類內的種類、化合物和混合物是如此之多，以致使得可供選用的絕緣材料幾乎不受限制。目前行業大多數絕緣材料由合成橡膠聚合物(熱固性)制成的化合物和由合成材料制成的化合物組成，以提供特殊的物理和電性能。
1.熱固性絕緣材料：
熱固性材料的特點是在機械應力作用下能被拉伸、壓縮或其它形變(在合理的極限范圍內)，而當此機械應力消除後，能“彈回”到初始狀態和形狀。由於熱固性絕緣材料不易受熱軟化的影響，因而在所加的熱和電氣過載(這引起內部發熱)期間，它們不會熔滴、流動或發生形變。
2.熱塑性絕緣材料
熱塑性絕緣材料以其優良的電氣特性和較低的成本而著稱。熱塑性塑料由於很薄的絕緣厚度即可獲得良好的電性能，因而作為絕緣材料而被廣泛采用，尤其是在高壓電纜中。此外，絕緣層較薄的電纜通常比電性能相同的熱固性絕緣材料制成的電纜尺寸小。
用各種基本熱塑性材料可以配制成幾種改性熱塑性絕緣料。有時主要的變化是顏色，但是大多數熱塑性塑料都有不同的等級，以便能滿足特殊的使用溫度、強度和耐環境等因素的要求。很自然，這些材料是熱成形的，在機械壓力下熱軟化和流動，然後，在冷卻和(或)除去機械應變後保持它們變形後的形狀和狀態。
聚氯乙烯絕緣料廣泛用在電線電纜中，因為它們具有高介強度和機械強度、高柔軟性和阻燃、耐水、耐油和耐磨等性能。它們還有成本低和便於加工的優點。這使它對電纜制造商和用戶都具有吸引力。但是最近資料表明，聚氯乙烯加工對健康有害。
尼龍主要用在其它絕緣材料上作被覆或護套，以提供機械、熱和化學防護、這些護套一般很薄，因為即使薄壁尼龍也很堅韌。而厚的尼龍或絕緣會使電纜很硬。尼龍一般不用作主要的絕緣是因為其抗吸潮性差，這降低了高濕度使用條件下的電性能。
聚乙烯和聚丙烯用於許多要求優異電性能的電纜中，例如要求低的介電強度和低的功率損耗因數。聚乙烯的其它優點包括在低溫下彎曲而不開裂(即使很硬也不開裂)的能力、耐水性和一般的化學的惰性。聚丙烯具有優良的耐磨性和耐熱性，但低溫度軟性較差。由於這種絕緣材料即使較薄時仍性能良好，使得有可能實現導線和電纜的小型化(總直徑較小)。



3.絕緣材料與外被

根據需要選擇最隹絕緣材料，選擇因素包括不同性能特點，以下介紹：
1>一般條件：
熱縮：加熱變軟並流動，通常有固定熔點，冷卻時會再次變硬。這類材料可以注模變成某種形狀(通過加熱和冷卻)，此過程可重復、熔化流動聚合物出線便是其中一個例子。
熱固：加工時材料變軟並柔順，在固化之後可注模並擠出。固化(交聯)之後，即使再加熱它也不會變軟，因而熱縮材料可改進熱性能及抗溶能力。
絕緣：具有良好絕緣特性，用於線纜元件，直接覆蓋在導體上。
外被：具有良好機構和化學特性，直接覆蓋在線纜上起保護作用。材料選擇滿足安裝放和環境要求，它是十分重要的，甚於電學要求。
2>絕緣化合物一般特性：
絕緣和外被混合特性(正常值)如下附表：
絕緣化合物組成絕緣層，而絕緣層在電纜中占據重要位置主要基於以下幾點：a>導體表面較高電壓放電時介電特性；
b>較高頻率信號電纜低損耗材料；
c>高溫耐熱；
d>耐磨、耐皺、不容易被切斷。

以下介紹幾種常用外被料性能：
PVC----PVC具有較好介電性，根據存在的種類，介電常數3~6，種類包括PVC樹脂，塑化齊、穩定齊、阻燃齊、填料和特殊添加齊。PVC應用最高溫度105℃，最低-40℃，塑化齊可由化合特變為脆化材料，特別在低溫時候。
聚乙烯----密度分為三類(低、中、高)，具有良好電學和物理特性，用途廣泛。電學特點是高介電性、低消耗、強絕緣能力、頻率和溫度穩定。物理特點具有良好阻燃力和抗紫外線，添加齊可提高其性能。
聚丙烯----和高密度聚乙烯相同，例如電學和化學阻力，有較強物理性，比如耐磨損、耐切斷、耐熱性，但密度低；可燃，但耐熱性較隹，適用耐破裂場合，多數使用在電信線纜中，有理想物理性和介電性。
電線電纜的設計及選用的性能要求
在電線電纜的實常設計與選用中，一般常從三個方面入手：物理要求、環境要求及電氣要求。
1>物理要求:
需要考慮的物理性能有：抗拉強度、柔韌性、耐磨性、碰撞、擠壓、形變、冷流性、耐軟化擊穿、尺寸、重量、顏色標志、端接方法和可剝離性。
　　彎曲壽命是對線纜在彎曲使用中能工作多久的量度，或者說是電線電纜能彎曲多少次而導線或屏蔽層不斷裂。使用較細的單股導體絞合起來以獲得較高的柔軟性可提高彎曲壽命。銅包鋼線的絞線也能提高彎曲壽命，但會降低柔軟性。
　　另一需要考慮的是線纜的端接方法，一般常用有螺釘端接、釬焊、壓接、　繞接、熔焊接等等。因為此會影響導線的選擇和電纜的結構。
2＞環境條件:
電纜的正常工作及壽命常常取決於環境。環境溫度是多少？布線將要裝在室內、室外還是地下？是否要暴露在潮氣、塵埃、化學物品、油類或臭氧環境中？除了物理環境外，周圍電氣環境也是一個重要的考慮因素。電纜會受到靜電干擾的影響嗎？會受到磁場輻射的影響嗎？等等環境條件。
　　線纜用戶往往只規定最高溫度，沒有意識到最低溫度，電纜在最低溫度下如何使用可能是同等重要的。在-40℃時，適合於固定使用以及適合於移動的電纜之間有著許多的差別。了解了客戶的特殊要求以後，我們就能更好地建議客戶關心些環境影響。
　　最高溫度可能需要經過試驗才能確定。計算熱交換要計及導體、絕緣體、電流強度、工作循環、環境溫度、通風量以及在電纜或電纜管道中的額外導體。
3＞電氣要求：
在選擇電子線纜時，應當廣泛地考慮各種電氣要求。你應當考慮電壓、電流、頻率、衰減、電容、傳播速度、電感、電源及負載阻抗、特性阻抗、電暈、靜電干擾與電磁干擾的防護，電氣要求還決定電線或電纜必須取的結構。改變電氣要求會導致產品系列的混亂。
電壓安全系數------一個常常被技術條件制訂者所忽視的項目是電壓安全系數。（絕緣擊穿電壓除以工作電壓）對容易受明顯彎曲和移動的多芯電纜的導體，應規定最高的安全系數。這種電纜的維修費用和更換費用高，加上內部有大量潛在的故障點，每一根導體的安全系數考慮規定在70至100之間。
對於安裝線，電壓安全系數減小到10至20之間，因為這種線般用於機箱中，很少受到彎曲。測試探頭電線的推薦安全系數只有3到5，因為它是間歇地使用。最小的安全系數在2到3之間，是用於高壓電纜的，因為以過高的安全系數來制造高壓電纜不切實際的。
圖1是每密耳的電壓值與安全系數的關係。如果你的應用場合對電纜的　
頻率-------對於頻率較高的信號，選擇與制造電纜時都必須更加小心，因為其絕緣損耗較高，而且需要阻抗匹配。
生產在寬頻帶下工作的電纜必須更加精密，因為寬頻帶的匹配阻抗比較困難。
高功率電平與高頻率（甚至高頻與超高頻）相結合會產生問題。標准的同軸電纜由於過度的損耗和過熱，而在高功率電平下無法傳送超高頻信號。在高功率電平和頻率超過超高頻時，選用波導是較好的辦法。
電容------對於交流或脈沖信號，在負載能夠從信號中接受到全部信號電壓之間，電纜電容必須充電。有時，負載電壓可能從未達到全部信號源電壓值，而且它由於電纜起了濾波器的作用而可能有不同的波形。為了盡量減少電容的影響，應當規定具有低介電常數的絕緣；導體應當盡可能地分開，電纜不應當長於需要的長度。
衰減-------在傳輸低電平信號的電纜中，或是在效率是重要性能的應用場合，衰減是應當仔細考慮的一個性能。電纜的衰減表示由於在傳輸信號時發熱而產生的損耗。導體由於具有電阻，是發熱的部分原因。交流電容損耗也是如此，對於兩根尺寸相同的電纜來說，它與介電常數和介質損耗因數值的乘積成正比。
所以，為了把衰減降到最小，應當遵守前述的把電容減到最小的建議。同樣要確定絕緣具有低的損耗因以及使用實用的最高導電率的導體。然而必須小心因為即使在直徑不變的同軸電纜中，較粗的導體使電阻損耗降低，但它一般卻會使交流損耗增加。產生這種損耗增加的原因是由於導體之間電容耦合更緊密而引起的。在頻率較高時，損耗也會增加。
傳播速度------另一重要的電氣特性是傳播速度。對結構相似的電纜來說，這個因素與它們的絕緣介電常數成反比。所以，這個術語常常適用於從絕緣的觀點來表明電纜的相對優越性。
在計算機和精密定時電路中，傳播速度是一個非常重要的設計因素。如果傳播速度慢了就會產生波形失真，而這樣的失真在脈沖電路中是很關鍵的。精確數據信號與大波幅噪音之間的微分常常是由於電纜中的波形失真造成的。
特性阻抗-------在許多電子線纜應用中，特性阻抗是很重要的。如果即不允許反射，能量損耗又必須減到最少，則阻抗必須匹配。否則電纜或設備由於過壓而損壞。
絕緣&外被材料特性表
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.线材設計及规格資料：
1.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。
2.额定电压：
3.额定电流
4.沾锡
1.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。
2.锡炉温度若太高沾锡时导致PVC烫伤，沾锡时间不可太久。
3.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。
4.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。
5.锡炉内锡液约八分满。
6.锡炉温度极高使用时注意安全。
7.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。