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1、連接器基本認識與產品介紹,課程大綱,1. 連接器定義及功能 2. 連接器之零件及機能 3. 連接器之使用 4. 產品之介紹,連接器的定義與功能,何謂連接器? “是一電子被動元件, 提供兩系統一個可分離的介面, 並且不會造成系統功能無法接受的效果” 連接器本身不會產生訊號或電力, 但卻明顯的會造成電壓降, 也就是能量的衰減. 這是因為連接器本身的電阻所產生.為了減少能量衰減過多, 造成系統過熱或訊號喪失, 在設計時即成為一重要關鍵考量.,連接器的定義與功能,為了達成此功能, 連接器必須具備以下結構: - 接觸介面(Contact Interface) - 接觸表層(Contact Finish)
2、 - 端子彈性體(Contact Spring) - 連接器本體(Connector Housing),連接器的定義與功能,連接器的定義與功能,就以此四大結構來看, 連接器之電阻來自三方面: - 永久接合處造成之電阻Rp - 端子線材之電阻Rb(Bulk Resistance) - 接觸介面所造成之電阻Rc Total R = Rp + Rb + Rc (串聯電阻),連接器的定義與功能,連接器的零件與機能,一般連接器必備有以下零件: - 電鍍層 Plating finish 電鍍層提供端子基材(基底金屬)之保護, 免於遭受腐蝕或污染, 並且維持 接觸介面之最佳狀態. - 端子 Contact
3、從接觸介面傳遞訊號或電力至永久接合處, 所以必須提供必要的正向力來維 持接觸介面之穩定, 及適當的永久接合處之機構. - 本體(塑膠) Housing 端子間之絕緣體, 挾持端子使其固定在正確位置, 並對端子提供必要的機械 性及操作中環境之保護.,連接器的零件與機能,- 電鍍層 Plating finish-鎳 電鍍層通常使用鎳(Nickel), 錫鉛(Tin-Lead)或鉛(Lead), 鈀鎳(Palladium-Nickel), 金(Gold), 及銀(Silver)為電鍍材料. 這些金屬材料分為貴重金屬(Noble Metal)與非貴重金屬(Non-noble Metal).最常使用的組
4、合是鍍鎳底,再加上鍍金及錫鉛. 鎳底可提供必要的接觸界面硬度, 以抵抗磨耗增加插拔次數, 並防止金與基底金屬間的析出(Diffusion)現象. 其為非貴重金屬, 易與氧氣起化合作用, 產生氧化層, 然此氧化層不會向下腐蝕.此氧化層為不平滑表面, 因此亦可作為基底金屬因針孔(Pore)在表層形成腐蝕物之擴散阻隔.,連接器的零件與機能,- 電鍍層 Plating finish - 錫鉛 錫鉛通常是用在永久接合處, 提供一個易於銲接的狀態. 一般使用錫鉛比為63:37, 60:40, 或是90:10. 使用鉛是為了降低熔點以及銲接時的溫度,並增加硬度及避免錫絲的產生. 錫鉛為非貴重金屬, 亦與氧氣
5、產生氧化層. 有時會使用於電力連接器(Power connector)的接觸介面鍍層, 但因有Fretting Corrosion的問題, 所以較少在低正向力的連接器上使用, 而通常傳遞訊號之連接器其正向力皆不高. 錫鉛鍍層提供了鎳底的保護, 在銲接的過程中, 熔融的錫將表層錫鉛鍍層熔化後, 再與未受污染的鎳層做接合, 達到所需的接合力. 錫與銅之接合力較差.,連接器的零件與機能,- 電鍍層 Plating finish - 金 金為貴重金屬(惰性金屬), 不易產生氧化物, 可保持接觸面的最佳狀況, 亦可作為基底金屬的保護層. 鍍金層之電鍍厚度會影響針孔數目的多寡以及接觸介面的電阻值. 金的硬
6、度較低, 可成為接觸介面的金屬潤滑劑, 降低磨耗或刮削. 且因金較軟, 在施加較少的正向力下, 即可得到所需的接觸面積, 以獲得較佳的接觸狀態, 也就是較低的接觸阻抗.金一般使用在接觸介面, 但亦有使用在永久接合處. 但為顧忌有污染錫槽及銲接性的問題, 通常永久接合處的鍍金皆以Gold Flash為主.,連接器的零件與機能,- 端子Contact 端子必須是導體, 且最好是阻抗係數低的金屬. 金與銀是最好的導體, 但因價格與機械性質等因素而常採用銅合金. 連接器最常採用的是黃銅(Brass), 磷青銅(Phosphor Bronze), 以及鈹銅(Beryllium-Copper). 黃銅有應
7、力釋放過快及成型較差的缺點, 但加工較容易並且導電性佳. 鈹銅較無應力釋放問題, 但價格高且有毒性, 所以不常使用. 磷青銅加工性與應力釋放問題皆屬第二順位, 但價格與所能提供之機械性質皆尚能符合需求, 所以最常被使用. 然銅合金容易氧化, 所以必須提供保護, 最常是使用鍍層(電鍍, 浸鍍, 滾鍍等).,連接器的零件與機能,連接器的零件與機能,- 端子Contact 端子必須提供正向力, 通常稱提供正向力的端子為母端端子, 而另一端則為公端. 端子的長度與截面積直接影響電阻值. 與長度成正比但與截面積成反比. 除此之外端子的幾何設計會影響插拔力, 插拔次數, 正向力,與挾持力. 端子的一端為接
8、觸介面, 另一端為永久接合處. 永久接合處視使用上的不同, 而有各式的設計, 最常見的有DIP及SMT錫腳的設計. 此外尚有IDC, Crimp, Press-Fit, Compliant, Straddle Mount, 及Wire Wrap等各式設計, 以符合不同的需要. 此永久性接合是以一次接合為主, 接合後即不再拆離, 通常是客戶做系統組裝時, 必須使用的機構, 所以亦是設計的重點之一.,連接器的零件與機能,- 本體Housing 本體必須是非導體, 以作為端子間的隔離, 避免訊號或電力干擾或不正常傳導. 另外也作為使用者的安全防護, 避免電擊. 本體必須要易於加工, 通常在考量加工性
9、, 機械強度, 電器特性與回收再利用性後, 一般皆選用熱塑性塑膠材料. 常用的塑膠材料有Nylon, LCP, PBT, PET, PCT, 及PPS等. 為了達到必要的機械強度, 通常會在塑膠材料中加入30%的玻璃纖維. 且為了達到工業安全標準, 必須添加防火材料. 以往銲接是用Wave Soldering或手工焊接, 所以不太重視塑膠本體的耐溫性. 現今因SMT技術的盛行, 許多系統廠商在選用連接器時, 多會要求210-230C的高耐溫性. 這帶動了Nylon材料的改良, 以及LCP與PPS的使用高峰.,連接器的零件與機能,- 本體Housing 良好的塑膠本體設計, 可以提供穩定的端子位
10、置, 保護端子避免外力不正常撞擊, 降低端子遭受環境污染的敏感度, 以及作為定位與導正的機構. 一般塑膠本體加工方式為射出成型.在設計時除了要達成功能需求外, 也必須考慮成型性, 脫模方式與流動性.,連接器的零件與機能,- 其他零件 除了上述三種零件外, 為了配合特殊需要, 尚有一些常用的零件, 如: CAP, Shield, Cover, Actuator, Lock-down, Ear, Push-Push, Latch, Screw/Nut, Spring, Cam, 及Filter等. 這些通常是為了特殊規格與需求而使用, 並非連接器之必要構成件.,連接器之使用,依據不同需求, 共有六
11、種連接層級: Level I: IC晶圓至IC封裝接腳, 如wire bond Level II:零件對PC板連接, 如PLCC,SOJ Level III:BTB, 如1.27P/H, PCI, SODIMM,DDR-SODIMM等 Level IV:子系統與子系統連接, 如FPC Level V: 子系統對輸入/輸出之連接, 如USB, RJ, D-SUB Level VI:系統對系統之連接, 如cable assembly 欣訊一般是做Level II到Level V的連接器.,連接器之使用,依據傳遞特性分為: 訊號(Signal)傳輸連接器: 高頻與低頻 電力(Power)傳輸連接器
12、因傳輸特性不同所需考慮的功能需求就不同, 如 電阻或是阻抗Resistance or Impedance 電流負載範圍Current rating(T-rise, interface melting) 端子腳之分配Dedicated or contacts in parallel,連接器之使用,依據使用產業別可分為: 汽車工業用連接器 航太工業用連接器 電腦產業用連接器 電腦週邊用連接器 通訊用連接器 網路用連接器 消費性電子產品用連接器 軍事使用連接器 許多連接器在各個產業都會被使用, 只是其所必須符合的規範嚴謹與要求度不同,產品之介紹,產品之介紹,通訊產品之介紹,通訊產品之介紹,通訊產品之介紹,
