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1、連接器常用之五金材料概論及簡介,講師：侯斌元 2000.10.17,電子連接器接觸傳輸常使用之金屬材料,一般而言:電子連接器之合金材料,其考量之材料特性大至如下:,抗拉強度,降伏強度與彈性係數.等機器性質; 延展性與彎曲疲勞性; 熱傳導性與耐熱性(含熱澎脹率); 導電率特性; 抗氣化性與腐蝕性; 精密加工成形性,特別是引線架(Lead Frame); 表面平坦度及電鍍性; 焊接性(Chip Bonding青銅(Cu-Sn);與洋白(CU-Ni)合金; 雖其機械強度與耐熱特性均優於純銅,但其導電率卻下降至40%IACS以下. IACS(International Annealed Copper
2、Standard)為1913年訂定之導電率單位; 定義:以純銅(99.9%)經退火後之導電率為基準,其電阻係數為1.69微歐-cm,其它合金之導電率為相對退火後與純銅之比值. 另有Cu-Fe,Cu-Cr與Cu-Ag均為低合金銅,屬導電性較佳之銅合金,分別運用到高性能之電子連接器與電極材料,而鈹銅(Cu-Be)與釱銅(Cu-Ti),屬高強度之材料,但其相對之導電率亦偏低.,電子連接器接觸傳輸常使用之金屬材料,銅合金特色：,具光澤性，不易腐蝕 成形性佳 綜合材料的強度及延展性而言 強度適度 機械性質： 強度及延展性的定義 降伏強度 抗拉強度 延伸率 硬 度,銅合金特色：,方向性： 平行滾壓方向的機
3、械性質與垂直滾壓方向的性質不同。 應力鬆弛（stress relaxation) 導電性，導熱性佳 以99.9%純銅精煉退火銅為基準International Annealed Copper Standard (% IACS) 價格合理 使用量為僅次於鋁合金之非鋼鐵金屬材料.,端子之電阻值之概算,純銅素材電阻係數P為: 1.69微歐-cm=16.9微歐-mm 電阻公式為: R(阻抗)=P(電阻係數)Xl(長度)/A(截面積),端子之電阻值之概算,端子之電阻值之概算,一般銅材之導電率如下：,由以上之大致可推算出，因材料之變化或長度或截面積之改變，而電阻質大致會改變多少。,CDA:Copper D
4、evelopment Association(美國) C10000-C79999表示加工成形件(wrought alloy) C80000-C9999表示鑄件 C10100-C15999 Cu99.3% coppers C16000-C19999 96%Cu99.3% high copper alloys (其中C17XXX 為Cu-Cr 合金,C18XXX為Cu-Be合金, C19XXX 為Cu-Fe合金) C20000-C29999 Cu-Zn合金(黃銅 brasses) C30000-C39999 Cu-Zn-Pb合金(leaded brasses) C40000-C49999 Cu-Z
5、n-Sn合金(tin brasses),C50000-C529999 Cu-Sn合金(磷青銅, phospher bronzes) C53000-C54999 Cu-Sn-Pb合金(leaded phospher bronzes) C55000-C55999 Cu-Ag-P合金 C60000-C64699 Cu-A1合金(aluminum bronzes) C64700-C66399 Cu-Si合金(silicon bronzes) C66400-C69999 Cu-Zn(雜項)合金,C70000-C72999 Cu-Ni合金 C73000-C79999 Cu-Ni-Zn合金(nickel s
6、ilvers) C80000-C97800 銅鑄造合金 C98000-C99999 特殊銅合,材料選擇之一般要求:,導電率大: 導電電流所產生之焦耳熱會使接觸部份之溫度上升,有時會超過容納Contact之Housing之容許溫度,因此導電率是限制連接器容許電流之一項重要因素.即使導電電流很小,有時因電路之緣故無法忽視連接器之電壓降,因此導電率較大(固定電阻小)較好.,彈性好: 金屬彈簧變形量和接觸力在臨界範圍內為比例關係,但超過臨界範圍時將永久變形,接觸力變小.因此,彈性範圍(一般為張力/耐力)較大之材料較好,如此即使連接之contact或PCB尺寸在製造上有差異時,亦不會超過彈性範圍,材料選
7、擇之一般要求:,耐腐蝕較優者: 大電流、高電壓之contact有時並不作表面處理就使用,固須使用耐腐蝕較優者.但有時使用貴金屬作處理,仍不可避免pinhole存在之問題,故有用耐腐蝕較優者. 加工性較佳者: 於經濟之觀點考量,同時亦需考量電鍍加工佳者. 其它: 壓著型:伸展性較佳者,焊接型:焊接性較佳者.,材料選擇之一般要求:,金屬特性比較,連接器金屬端子之材料選用,種類: 黃銅C2600,C2680 磷青銅C5190,C5210 鎳銅C7025 鈹銅C172,C174 釱銅C199 特性考量: 強度 導電度/熱傳導率 抗應力鬆弛 價格,端子材料,一般使用 黃銅:俗稱48青銅或青銅 磷青銅:俗
8、稱磷銅,彈性佳,韌性強 鈹銅:高彈性,高韌性 特性比較:,彈性疲勞由接觸破壞的撓曲/折彎所引起高壽命週期低應力,疲勞,應力鬆弛,長時間曝露在逐漸升溫的環境下施壓而造成彈片力量的喪失 可藉由提高可靠度的要求減少應力鬆弛機會發生,應力鬆弛相關因素,時間 溫度 硬度 方向性,材料選用,低接觸電阻與素材電阻而滿足迴路需求 腐蝕電阻須低 確實插入時，須有低摩擦力與良好的導電性 適當的彈性特性 價格須低,材料選用（續）,傳導性最小素材電阻 延展性幫助端子之成形 降伏強度在彈性範圍內，可擁有大的位移 應力鬆弛端子於長時間受力或使用於高溫時，抗拒負載能力仍能維持 硬度減少端子金屬的磨損,2. 黃銅料丹銅,3.磷青銅,鈹銅捲片之機械及電氣性質,展料計算,L展開長計算公式: L=L1+L2+a a=1.5708*(r+t/3) 註:L1,L2隋內r之大小而變,
