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1、連接器常用之 五金材料 概論及簡介Roger2000.10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(含熱膨脹率);導電率特性;抗氧化性與腐蝕性;精密加工成形性,特別是引線架(LeadFrame);表面平坦度及電鍍性;焊接性(ChipBonding&WireBonding)非磁性(特別是應用於音響產品)除其必須具備足夠之機械強度外，更必須具備良好之導電特性及耐熱性，以必免訊號傳送過程之衰滅；在所有金屬元素中
2、，尤以金銀銅三者之導電物性為最佳；銀（約1.06倍之銅)>銅>金(約.077倍之銅)但金與銀屬貴重金屬,一般於電子連接器中只作電鍍材料使用,除降低接觸阻抗外,更可增加抗表面氧化性;而銅之價格低廉且導電性良好,因此電線電纜對採用純銅線作為電力,電信或資訊傳輸導體,同時其亦為電子連接器使用之最佳合金材料.電子連接器接觸傳輸常使用之金屬材料純銅之導電率雖佳,但其機械強度與耐熱性,不足以因應電子連接器之要求,故必須添加合金元素來提高其機械強度與耐熱特性,但因添加金屬本身均具備有其原子特定尺寸,當加入純銅中時,因原子尺寸之差異而導致銅原子排列被扭曲,
3、而導致電子傳輸過程受阻或衰減產生.一般市面上常見者有:黃銅(Cu-Zn);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(InternationalAnnealedCopperStandard)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
4、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：平行滾壓方向的機械性質與垂直滾壓方向的性質不同。應力鬆弛（stressrelaxation)導電性，導熱性佳以99.9%純銅精煉退火銅為基準InternationalAnnealedCopperStandard(%IACS)價格合理使用量為僅次於鋁合金之非鋼鐵金屬材料.端子材料一般使用黃
5、銅:俗稱46青銅或青銅磷青銅:俗稱磷銅,彈性佳,韌性強鈹銅:高彈性,高韌性特性比較:連接器金屬端子之材料選用種類:黃銅C2600,C2680磷青銅C5191,C5210鎳銅C7025鈹銅C172,C174鈦銅C199特性考量:強度導電度/熱傳導率抗應力鬆弛價格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
6、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phinhole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:壓蓍型:伸展性較佳者,焊接型:焊接性較佳者.材料選擇之一般要求:材料選用低接觸電阻與
7、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2.黃銅料•丹銅3.磷青銅鈹銅捲片之機械及電氣性質FORMABILIT
8、YCOMPARISONS,MAXIMUNMT.S.(KSI)TOMAKEREQUIREDBEDNCDA:CopperDevelopmentAssociation(美國)C1000
