摘要:从连接器的重要基础材料之一铜及铜合金带组织性能出发,分析了该性能与连接器耐久性的相关性。铜及铜合金带的织构组织和晶粒尺寸与连接器耐久性能直接相关。
耐久性是连接器可靠性的一个重要参数。对于如何测试连接器的耐久性,国内外都制定了相应的标准,如国外的EIA-364-09C。和国内GB/T5095-1997(等效于IEC512-1993)。由于耐久性测试属于破坏性试验,需要较多的时间和成本,电子元件厂或成品厂在产品的型式试验、验证阶段使用该测试方法。为了保证连接器的耐久性,连接器行业设计者多采用最大应力方法或名义应力法设计连接器的结构。即通过有限元等设计方法保证在使用过程中的最大应力或名义应力小于材料的屈服强度,并根据应力一寿命曲线(S-N曲线)计算连接器的耐久性。虽然最大应力方法或名义应力法在理论上解决了连接器的耐久性的计算问题,但在实际连接器的使用中,却常常出现连接器的耐久性与理论数据不一致的现象,给使用者带来了不必要的损失。如何解决这个品质隐患,是连接器制造厂商及使用者需要共同面对的问题。
国内外学者从连接器设计选材参数、正向力或插拔力、电镀材料、表面粗糙度、润滑条件等方面出发,对提高连接器耐久性做了大量研究。铜及铜合金带是连接器最重要的基础材料之一,但对铜及铜合金带的本身性能与连接器的耐久性相关性研究较少。
1 连接器端子结构
连接器的端子一般具有需求量大、超薄、形状复杂、精度高等特点,通常采用连续模料带的形式在高速精密冲床上冲压制成。端子一般由头部弯曲结构和细长悬臂结构组成,如图1所示·
为了提高生产效率和节省成本,经过高速冲压和电镀后,在连接器装配工序,生产者才将端子从料带上裁切下来进行组装。
2 铜及铜合金带组织及特性
经过多年的铜合金带制造的发展,连接器用铜及铜合金带主要制造方法可以简述为:半连续铸造或连续铸造、铣毛坯面、多次轧制(包括多次热处理)、精整、表面处理等生产工序。由于铜及铜合金带的轧制加工过程是沿着轧制方向的单向轧制,随着轧制变形程度的增大,铜及铜合金带的晶体逐渐形成轧制织构。再加上轧制后热处理的不同和热处理前轧制变形程度的不同,铜及铜合金带的晶体会出现不同的再结晶织构。
织构会给铜及铜合金带不同方向的物理及力学性能带来不一致现象,即各向异性。如在国内外研究和实践证明,铜及铜合金带材纵向弯曲方向(Good Way)和横向弯曲方向(Bad Way)的弯曲性能存在较大差异,一般情况下,铜及铜合金带材纵向性能好于横向性能。铜及铜合金带的横向弯曲方向(Bad Way)和纵向弯曲方向(GoodWay)定义见图2 。