接触件铜材选用指南
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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。
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) |
