连接器基本知识介绍教材课件.ppt

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1、2022/12/19 Page: 1,ACES Electronic Co., LTD.連接器基本知識介紹,盧昆廷 Michael Lu,清華大學工業工程研究所畢業,宏致品保部資深經理,初級班,2022/12/19 Page: 2,主要內容,一. 連接器基本概念二.連接器的主要功能特性 三.連接器的主要材料四.電腦連接器分層五.電腦連接器產品結構六.Process Flow and Quality Control Chart七.連接器生產製程簡介八.連接器常用業界標準九.連接器常用測試標準十.產品應用出問題時希望客戶配合事項十一. Q & A,2022/12/19 Page: 3,一. 連接器

2、基本概念,起源連接器 (Connector) 的誕生是從戰鬥机的制造技朮中所孕育的. 戰役中的飛机, 必須在地面加油, 修理. 而地面上逗留時間往往決定了一場戰役的勝負. 因此, 第二次世界大戰中美軍當局致力于地面維護時間的縮短, 增加戰鬥机的服勤時間. 他們先將各種控制儀器與机件單元化, 然后再由連接器聯成一個完整的系統. 維修時, 故障的單元迅速更換后, 飛机馬上就能升空. 戰后AT&T貝爾實驗室成功地開發了貝爾電話系統, 接著電腦, 資訊傳送等產業的崛起, 使得源自于戰鬥机技朮的連接器有了更多的發展机會, 市場迅速地擴張.,2022/12/19 Page: 4,電子連接器的定義,電子連接

3、器是一種電子機械的系統, 此系統提供一種可分離的連接方式, 在兩線路間沒有信號失真或能量損失的情況下, 進行穩定且長時間的訊號傳輸.基本上,其目的是提供一低且穩定的電阻,2022/12/19 Page: 5,連接器的基本要求,維持穩定且足夠的正向力破壞表面的薄膜移除掉污染物減少或去除微震動滑擦防止污染物的侵入維持端子電鍍層的完整性,2022/12/19 Page: 6,連接器的組成,THE CONNECTOR HOUSINGTHE CONTACT SPRINGTHE CONTACT INTERFACETHE CONTACT FINISH (PLATING),Terminal,2022/12/1

4、9 Page: 7,目的-Normal Force,正向力(Normal Force) 測定接觸系統在正常使用的情況下因為任何程度的偏斜而造成的正向力大小,測定永久變形的量和因為應力鬆弛而造成正向力流失的影響,這方面的資料還有這些資料與接觸力之間的關係將使得接觸面的電氣完整性和穩定性做適當的評估,這是接觸系統的一個重要性質之一.,2022/12/19 Page: 8,目的-Vibration,振動(Vibration),測定在設定的階級下是否發生了電路上的不連續. 測定當振動的情況發生時,已經套上元件的連接器 彼此之間距離的位移量. 建立當有外在機械力作用時,連接器系統機械特性 的完整性. 評

5、估當因為機械力作用而引起再接觸面上的微小 變動時,對於整個接觸系統的電氣特性穩定度之 影響.,2022/12/19 Page: 9,目的-Mechanical & Thermal Shock,機械衝擊(Mechanical & Thermal Shock) 檢測連接器的機械和電氣上的完整性.當連接器裝 置作用於電子設備時可能會在處理,運輸等情況下 受到振動. 冷熱衝擊(Thermal Shock) 檢測當連接器暴露於極度高溫和低溫時的電阻,和 貯存,運輸,使用在這些輪替的最糟情況下的衝擊.,2022/12/19 Page: 10,一. 連接器基本概念,連接器的用途:是作為電路間, 組件間, 系

6、統間電氣/電子傳輸連接部件, 使功率或信號電流穩定可靠地流通, 又便于組合及維修 是通訊, 電腦, 家用電器, 工業自動化, 汽車, 電站等電氣/電子裝置所不可缺少的重要机電元件,2022/12/19 Page: 11,一. 連接器基本概念,連接器分類依形狀分:圓形連接器, 矩形連接器, 印刷配線板連接器等依使用頻率分:高頻連接器和低頻連接器(3MHZ以下)和高低頻混裝連接器等依使用條件分:一般室內連接器, 耐濕連接器, 防水連接器, 氣密連接器, 耐火連接器, 防爆連接器, 耐輻照連接器等 依用途分:軍用連接器, 商用連接器,2022/12/19 Page: 12,二. 連接器的主要功能特性

7、,連接器的主要功能特性包括:電氣功能特性接觸阻抗是導体電阻, 壓縮電阻, 皮膜電阻的總和絕緣阻抗表示阻擋電流流通的難易程度, 分為表面電阻和体積電阻介電崩潰電壓 (耐電壓)絕緣材料在失去其絕緣性前能承受之最大電壓机械功能特性 整件 (Connector) 插拔力端子的插入力/拔出力端子在塑膠絕緣体內的保持力耐插拔,2022/12/19 Page: 13,二. 連接器的主要功能特性,可靠性: 有耐濕性, 耐高溫性能; 抗振動, 抗衝擊性能;可焊性等對于高頻連接器除有上述電氣, 机械性能外, 還有電壓駐波比, 插入損耗, 泄漏等高頻信號傳輸特性,2022/12/19 Page: 14,連接器的組成

8、,THE CONNECTOR HOUSINGTHE CONTACT SPRINGTHE CONTACT INTERFACETHE CONTACT FINISH (PLATING),2022/12/19 Page: 15,基本選料概論-端子,端子材料的選擇端子材料的選擇,是基於製造成型性及強度性質上的綜合的考量,必須確保其正向力能維持電器穩定性.基材的選擇與使用的電鍍系統有關,鍍層亦被視為一材料系統.,2022/12/19 Page: 16,基本選料概論-端子Key content material properties,2022/12/19 Page: 17,基本選料概論-端子,Specifi

9、c test for contacts/material Normal Force正向力市連接器最重要的參數之一,可利用此數據及其接觸壓力的關係,評估電器完整性及穩定性 Stress RelaxationLoss of normal force due to overstressing the contact by mechanical means. Thermal RelaxationLoss of normal force due to thermal environments while in stressed state. Probe TestLoss of normal force

10、due to repeated deflection.,2022/12/19 Page: 18,基本選料概論-塑料,Recommended Plastic Evaluation測試應在相同條件下執行測試項目耐溶性 ( Solvent Resistance, EIA TP-11)耐蝕性 (Corrosivity)耐焊錫性 (Resistance to solder heat, for process EIA TP-56)耐熱性 (Heat, Temperature rating of connector)耐濕性 (Humidity,Cyclic)測試上述3)至5)項時,端子應已完成組裝; 增列的

11、測試包含端子的保持力及高濕度測試後經2小時風乾之絕緣阻抗測試補充的評估項目可塑性 (moldability) : 流動比, 填充性組裝性 (assembly considerations) : Staking, Etc.,2022/12/19 Page: 19,基本選料概論-塑料,耐銲錫性 (Resistance to Solder Heat)暴露在和接環境中,藉以判斷連接器的損壞(熔化,變形)敏感性.焊接過程如同應力的釋放,在射出成型所造成的應力,於釋放的過程中會造成組件的扭曲變形,因此,灌點的位置及連接器的結構設計,更顯重要.在選擇塑料時,應與射出成型技術連同抗化性,抗熱性結合在一起,單只

12、有抗熱性是不夠的.有的材料可能可以接受波焊接,但可能不允許其他方式的焊接.同樣的,某種尺寸可能接受一種結構設計,但可能不允許其他形式的結構設計.尺寸檢查彎曲程度 (bow)翹曲程度 (Warpage)Wall collapse目視檢查熔化 (melting)變形 (distortion)起泡 (blistering),2022/12/19 Page: 20,基本選料概論-電鍍,端子電鍍,基本上適用於保護基材選擇適當的電鍍,應視一些相關連的因素而定.正向力大小(normal force)耐久程度(durability levels)端子幾何形狀(contact geometry)使用環境的考量(

13、environmental considerations)熱的情況(thermal conditions)線路的狀況(circuit conditions)終結的型式(termination styles)成本的因素(cost factors),2022/12/19 Page: 21,基本選料概論-電鍍,Recommended Plastic Evaluation成分 (composition)-影響耐蝕性與耐磨耗性外觀 (appearance)-重要但很主觀厚度 (thickness)-影響壽命,耐蝕性與耐磨耗性多孔性 (porosity)-易發生腐蝕硬度 (hardness)-影響耐磨耗性

14、與機械力粘著性 (adhesive)-與加工製程有關延展性 (ductility)-able to be compliant耐溫性 (thermal)-與操作溫度有關磨擦力 (friction)-磨耗,機械力Nobility: 耐蝕性,2022/12/19 Page: 22,基本選料概論-電鍍,CLASS A : GOLD 鍍金最好,最有效電鍍純金很軟,容易摩擦,高插拔力將增加磨耗添加鎳及鈷以增加硬度貴金屬表面不易發生氧化或薄膜產生最為昂貴鍍層薄時易產生多孔現象(產生孔蝕及edge creep)低正向力的系統亦能使用(100 grams),2022/12/19 Page: 23,基本選料概論-

15、電鍍,CLASS B : Pd, PdNi, PdAg 薄膜容易養成磨耗聚合物容易生成不利於高溫及微震磨耗環境使用表層刷鍍層金,可降低磨耗聚合物生成耐久性佳為其特色,2022/12/19 Page: 24,基本選料概論-電鍍,CLASS C : Silver 薄膜容易生成大於70%銀含量時,沒問題高導電率大多應用於無線電及電力等方面CLASS D : Tin & its Alloys 表面氧化物極易生成耐久性及磨耗性差必須明確定義及設計對銲錫加工而言很重要最便宜,2022/12/19 Page: 25,基本選料概論-電鍍,Under plates (電鍍底層)SILVER : 易迅速擴散,穿過

16、鍍金層而產生薄膜COPPER : 不能增加耐磨性及耐蝕性將與錫生成金屬間化合物NICKLE ( 50 u in 150u in )降低多孔性為銅及鋅擴散障礙增加耐磨性及耐蝕性減少 Cu / Sn 金屬間化合物鎳會況散穿越金,但速度非常緩慢,除非溫度大於150攝氏度,錫與鎳也是會在一緩慢的速率下產生金屬間化合物,2022/12/19 Page: 26,基本選料概論-電鍍不良,錫鬚 ( Tin Whiskers)原因鍍錫的壓縮應力基材的內應力腐蝕處解決勿鍍純錫鉛含量1%,可減少錫鬚鍍層迴焊,2022/12/19 Page: 27,基本選料概論-電鍍不良,孔隙 (Porosity in platin

17、g) 原因: 由於不連續的現象而暴露底材,係於製程及下列因素造成基材表面的缺陷不潔的鍍液內應力的沉積鍍層厚度製程的變異,2022/12/19 Page: 28,三. 連接器的主要材料,連接器的主要材料分為金屬材料和非金屬材料電接觸點用貴金屬鍍層材料,2022/12/19 Page: 29,三. 連接器的主要材料,電鍍用錫鉛/錫銅合金錫具有較好的抗腐蝕, 抗變色, 而且無毒, 可焊,柔軟和延展性好等優點, 很早就被開發利用錫鍍層在特定環境中能生長“錫鬚”, 所以加入少量的鉛與錫進行共沉積電鍍, 然後用加熱方法去除應力, 這能防止“錫鬚”生長現因為環保的趨勢, 業界已逐漸改用錫銅合金取代在基體材料

18、是黃銅時, 應先鍍鎳或銅作底鍍層。,2022/12/19 Page: 30,三. 連接器的主要材料,端子用彈性材料,2022/12/19 Page: 31,三. 連接器的主要材料,非金屬材料 工程塑料能用來替代金屬的塑膠材料能適用於結構及機器零件材料耐溫均超過 100 熱塑性工程塑膠具有良好的電氣性能、機械性能、抗化學性能, 以及良好的加工性能, 是電子連接器製造商的主要原料連接器主要用材如下:,2022/12/19 Page: 32,三. 連接器的主要材料,2022/12/19 Page: 33,三. 連接器的主要材料,其他附屬材料鋼鐵金屬DSUB外殼(Shell), 墊片(Washer),

19、 鎖緊扣(Bail Lock), 鉤環(Bail Strip) 等.不鏽鋼接地彈片銅合金棒螺絲(Screw), Nut 等.鋅合金Bracket, Nut 等.,2022/12/19 Page: 34,四. 電腦連接器分層,依使用用途分為6層第1-2層: 電路封裝至PC板第 3 層: PC板至PC板第 4 層: 次系統至次系統第 5 層: PC板至埠第 6 層: 系統至系統,第1-2層,第 3 層,第 4 層,第 5 層,第 6 層,2022/12/19 Page: 35,PC Interconnection Levels,2022/12/19 Page: 36,Level 2,Level 2

20、: Package To Board (電路封裝對PC板)CPU Socket,2022/12/19 Page: 37,Level 3,Level 3: Board To Board (PC板至PC板)Memory Card To Motherboard: SIMM, DIMM, DDR Socket,2022/12/19 Page: 38,Memory Socket 產品結構,2022/12/19 Page: 39,Memory Socket 產品結構,2022/12/19 Page: 40,Level 3,Level 3: Board To Board (PC板至PC板)Add On Ca

21、rd To Motherboard: AGP, PCI, ISA, MCA, EISA, AMR, CNR Edgecard,2022/12/19 Page: 41,AGP 產品結構,2022/12/19 Page: 42,PCI 產品結構,2022/12/19 Page: 43,Level 4,Level 4: Subsystem To Subsystem (次系統至次系統)Power Supply Connection: Power Header, Socket FDD, HDD, CD-ROM, DVD Connection Header, Socket,Header & Socket,

22、2022/12/19 Page: 44,PCB Header and Socket,2022/12/19 Page: 45,Level 5,Level 5: Board To Port (PC板至PORT),DSUB Audio Jack DVI USB Mini Din IEEE 1394 DC Power Jack POF Mini USB Memory Card Conn,2022/12/19 Page: 46,Level 5 I/O Port,2022/12/19 Page: 47,Level 5 I/O Port,2022/12/19 Page: 48,DSUB 9 Pin Male

23、 產品結構,2022/12/19 Page: 49,Stack Mini Din 產品結構,2022/12/19 Page: 50,Stack USB 產品結構,2022/12/19 Page: 51,Triple Audio Jack 產品結構,2022/12/19 Page: 52,六. Process Flow and Quality Control Chart,Supplier.RAW MATL.COMPONENTS, etc.,IQC,STAMPING,MOLDING,AUTO-LATHE,PLATING,PLATING,CONN. ASSY,W,H,PLATING,IPQC,IPQ

24、C,IPQC,IPQC,IPQC,Shipping Audit (OQC),CUSTOMER,W,H,CABLE ASSY,IPQC FQC,CABLE,COMPONENT,CONN.,DIECASTING,FQC,FQC,COMPONENT,Shipping Audit (OQC),IPQC,FQC,IPQC,IPQC,FQC,IPQC,FQC,2022/12/19 Page: 53,七. 連接器生產製程簡介,端子沖壓材料投入 開機 架模調試 送料 調機 (首件檢驗) 量產 (自主檢驗) 包裝作業 (入庫檢驗) 入庫膠體成型材料投入 材料乾燥 開機 架模 調機 (首件檢驗) 量產 (自主檢驗

25、) 包裝作業 (入庫檢驗) 入庫,2022/12/19 Page: 54,七. 連接器生產製程簡介,連續端子電鍍放料 前處理 (電解脫酯, 酸洗) 水洗 鍍鎳 (首件檢驗, 自主檢驗) 回收 水洗 鍍金 (首件檢驗, 自主檢驗) 回收 水洗 鍍錫合金 (首件檢驗, 自主檢驗) 水洗 烘乾 收料五金滾鍍作業上料 前處理 (熱脫酯, 電解脫酯, 酸洗) 水洗 鍍鎳 (首件檢驗, 自主檢驗) 回收 水洗 鍍錫合金 (首件檢驗, 自主檢驗) 水洗 烘乾 收料,2022/12/19 Page: 55,七. 連接器生產製程簡介,成品組裝材料投入 調機 (首件檢驗) 量產 (自主檢驗) 包裝作業 (入庫檢驗

26、) 入庫,2022/12/19 Page: 56,八. 連接器常用業界標準,美國電子工業協會 (EIA)美國印制電路協會 (IPC)美國軍用標準 (MIL-STD)電氣與電子工程師協會 (IEEE)日本工業標準 (JIS)國際電工委員會 (IEC),2022/12/19 Page: 57,九. 連接器常用測試標準,試驗分類 測試標準所規定之試驗一般分成三類:環境試驗標準,機械試驗標準及電氣試驗標準 標準試驗條件除非另有規定, 所有測試應在下列環境條件中進行:a.溫度: +15+35.b.大氣壓力: 550800mmHg.c.相對濕度: 2080%常用連接器測試標準 EIA(美國電子工業協會)

27、MIL-STD-1344A 電連接器試驗方法 MIL-STD-202FMIL-STD-810D (環境試驗方法),2022/12/19 Page: 58,十. 產品應用出問題時希望客戶配合事項,為協助盡快解決問題, 希望客戶盡可能提供以下資訊1. 問題發生日期/時間點2. 客戶名稱, 地點3. 客戶料號, ACES 宏致料號4. 不良Date Code5. 不良模式(現象), 不良率, 不良數量6. 不良發生在(1)進料 (2)裝配線 (3)信賴性測試 (4)資格認可 (5)其他7. 發生影響(頻率) (1)第一次 (2)再發 (3)僅這個Lot (4)許多個Lot (5)其他8. 失效應用及環境描述9. 不良狀況或不良樣品之影像檔10.不良樣品及與其相配合/組裝之零組件一並寄回工廠分析,2022/12/19 Page: 59,十一. Q & A,Question & Answer,