电子连接器常用之五金材料

連接器常用之五金材料概論及簡介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，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,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:Item黃銅磷青銅鈹銅鍍金金屬鎳_銀合金RelativeCost1.001.805.501.0+1.47OperativeTemperature(LF)250.00275.00300.00_650.00ElectricalConductivity(%IACS@60LF)25Min10.Min25Min17-32Min56Min6.00ThermalConductivity(BTU/FT/FT*FT/F/Hr@68LF)70.0040.0062-75135.0027.00ModulusorElasticity(PSI*1,1,000,000)16.0016.0018.5017.0018.00FatigueStrength(KSI@100mmCycles)16-2430-3530-46__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•丹銅品種C2600C2680CB001CB203C2200C2300CGJIS品種記號是ASTMCDAC2600C26000C26000C2680C26800C26800C2200C22000C22000C2300C23000C23000化學成分(%)Cu70Zn30Cu65Zn35Cu65.5P0.025Zn殘部Cu65.5P0.015Sn0.2Al0.2Zn殘部Cu90Zn10Cu85Zn15Cu79Ni3.4Mn0.3Zn殘部物理的性質比重(g/cm2)溶融溫度(℃)熱膨脹系數(10-1/℃)縱向彈性系數(N/mm2)導電率(%1ACS)8.53915-95519.9(20-300℃)109.800288.47903-93020.3(20-300℃)103.00278.47903-93020.3(20-300℃)103.00268.45905103.00248.801.020-1.04516.5(20-300℃)117.700448.75990-1.02518.7(20-300℃)117.700378.73123.60016機械的性質(質別)0抗拉強度1/4H(N/mm2)1/2HHEH295-385325-410355-440410-540520以上295-385325-410355-440410-540520以上295-385325-410355-440410-540520以上295-385325-410355-440410-540520以上225-295255-335285-365335以上225-295255-335285-365335以上295-370345-410390-490490-590540以上01/4H伸長率(%)1/2HHEH40以上35以上28以上－－40以上35以上28以上－－40以上35以上28以上－－40以上35以上28以上－－35以上25以上20以上－40以上28以上23以上－30以上15以上3以上－－01/4H硬度(HV)1/2HHEH75-12585-145105-175145以上75-12585-145105-175145以上75-12585-145105-175145以上75-12585-145105-175145以上主要用途汽車水箱冷卻器端子連接器汽車水箱冷卻器配線器材鉚釘汽車水箱冷卻器汽車水箱冷卻器飾品化妝品外殼飾品化妝品外殼電燈泡座獎杯,雕像化妝品外殼電子電機零件用彈片※Y(kgf)-X(N)9.80665Y(kgf)-X(N)╳0.109723.磷青銅品種C5111C5012C5191C5212C5210PBR505NK202JIS品種記號ASTMCDAC5111C51100C51100C5102C51000C51000C5191C51900C5212C52100C52100C5210C52100C50500C50500C50710化學成分(%)Sn4P0.08CuSnP99.7以上Sn5P0.2CuSnP99.7以上Sn6P0.2CuSnP99.7以上Sn8P0.2CuSnP99.7以上Sn8P0.2CuSnP99.7以上Sn1.25P0.04CuSnP99.7以上Sn2Ni0.2P0.1Cu殘部物理的性質比重(g/cm2)溶融溫度(℃)熱膨脹系數(10-1/℃)縱向彈性系數(N/mm2)導電率(%1ACS)8.87940-1.05517.8(20-300℃)109.800178.86920-1.05017.8(20-300℃)109.800158.83890-1.04517.6(20-300℃)109.800148.80860-1.02517.6(20-300℃)109.800138.80860-1.02517.6(20-300℃)109.800138.891.035-1.07517.8(20-300℃)117.700408.8899517.0(30-450℃)122.50030機械的性質(質別)0抗拉強度(N/mm2)1/4H1/2HHEHSH295以上345-440410-510490-590570以上305以上375-470470-570570-665620以上315以上390-510490-610590-685635以上345以上390-510490-610590-705685以上470-610590-705685-785735-835345-440410-510550以上410-510490-590540-635570-64501/4H伸長率(%)1/2HHEHSH38以上25以上12以上7以上3以上40以上28以上15以上7以上4以上42以上35以上20以上8以上5以上45以上40以上30以上8以上5以上27以上20以上11以上9以上10以上5以上－15以上10以上5以上－01/4H硬度(HV)1/2HHEHSH80-150120-180150-20080-160130-190170-220190以上100-160150-205180-130200以上100-160150-205180-235210以上140-205185-235210-260230-270130以上150以上125-160150-180175-205180-21001/4H彈性限度值1/2H(N/mm2)HEHSH245以上390以上460以上510以上295以上345以上390以上440以上主要用途端子、連接器、電子電機零件用彈片、開關、伸縮軟管（bellows）、墊片(washer)、IC導線架(ICleadframe)ICleadframeICleadframe連接器※Y(kgf)-X(N)9.80665Y(kgf)-X(N)╳0.10972硬度金剛石洛氏硬度導電百分比合金Alloy硬度(**)熱處理拉力強度Kg/mm2降伏強度Kg/mm2伸長百分比***疲勞強度Kg/mm2梭錐體BorC表面1ACSA靜軟輾平*－42-5419-2635-6521-2590-144B45-7830T46-6715-19A(研磨)－42-5521-3935-6021-2590-144B45-7830T46-6715-19251/4H－52-6242-5720-4522-25121-185B68-9030T62-7515-19C172001/2H－59-7152-6712-3022-27176-216B88-9630T74-7915-19H－70-8563-812-182