Pagājušajā mēnesī es mikroskopā pārskatīju neveiksmīgu savienotāja paraugu, un galvenais iemesls bija uzreiz skaidrs. Atspere kontaktpunktā bija sarūsējusi, zelta pārklājums bija nodilis, atklājot niķeļa barjeru, un mucā bija izveidojušās mikro-plaisas no sprieguma korozijas.
Tāda ir POGO PIN savienotāja dizaina realitāte. Šie komponenti no ārpuses izskatās vienkārši-metāla caurule, virzulis un atspere-, taču inženierijas stadijā izdarītās materiālu izvēles ietekmē visus veiktspējas aspektus. Pašreizējā-nestspēja, ievietošanas spēka konsekvence, izturība pret koroziju sāls smidzinātājā, signāla integritāte augstās frekvencēs un mehāniskais kalpošanas laiks termiskā cikla laikā – tas viss attiecas uz jūsu izvēlētajiem sakausējumiem un pārklājumiem.
Pēc piecpadsmit gadu ilgas specifikācijas materiālu precīzijas savienotājiem telekomunikāciju, automobiļu un medicīnas ierīču lietojumos, es esmu attīstījis veselīgu cieņu pret metalurģijas nozīmi kaut ko tik mazā.
Muca un virzulis: kur patiesībā plūst strāva
Muca un virzulis veido primāro strāvas ceļu jebkurāPOGO PIN savienotājs. Lielākā daļa dizaineru noklusējuma izmanto misiņu, jo tas ir lēts, tīri apstrādāts un labi pieņem pārklājumu. Bet misiņš ne vienmēr ir pareizā atbilde.
Fosfora bronzapiedāvā ievērojami labākas atsperu īpašības un noguruma izturību nekā standarta misiņš. Lietojumos, kur virzulim ir jāsaglabā precīza izmēru stabilitāte tūkstošiem darbības ciklu laikā,-domājiet, ka testa armatūra, kas tiek savienota simtiem reižu dienā,-luminoforbronzas izcilās elastīgās īpašības rada izmērāmas atšķirības kontaktspēka konsekvenci. Esmu redzējis, ka testa ligzdas, kurās izmantoti fosfora bronzas virzuļi, kalpo trīs reizes ilgāk nekā līdzvērtīgi misiņa dizaini, pirms kontakta pretestība sāka dreifēt.
Berilija varšatrodas spektra augstākās klases galā. Tas ir dārgs, to ir grūtāk apstrādāt, un tam ir nepieciešama īpaša apstrāde berilija satura dēļ. Bet, ja jums ir nepieciešama absolūti labākā vadītspējas un atsperes spēka kombinācija-īpaši lielas-strāvas lietojumos vai RF signāla ceļos, kur jebkādas pretestības izmaiņas rada pretestības neatbilstību-, berilija varš bieži ir vienīgais materiāls, kas pārbauda katru lodziņu. Esmu to norādījis satelītu sakaru saskarnēm, kur kļūme nav iespējama un termiskā vide mežonīgi mainās.
Nerūsējošais tēraudstiek izmantots, kad korozijas izturība pārsniedz vadītspēju. Jūras vidē, medicīniskās sterilizācijas iekārtās vai āra industriālajos sensoros standarta vara sakausējumi dažu mēnešu laikā noārdīsies un noārdīsies. Nerūsējošās mucas un virzuļi iztur vairākus gadus. Kompromiss-ir lielāka pretestība un sarežģītāka pārklājuma saķere, taču signāla-līmeņa lietojumiem, kur strāva ir minimāla un vides iedarbība ir smaga, tā ir pragmatiska izvēle.
Apšuvums un virsmas apdare: neapdziedātais ilgmūžības varonis
Ja pamata sakausējums ir POGO PIN karkass, pārklājums ir tā apvalks. Un tāpat kā āda, tā ir pirmā lieta, kas nolietojas.
Zelta pārklājums ir nozares standarts augstas{0}}uzticamības kontaktiem, un tas ir pamatota iemesla dēļ. Zelts neoksidējas, saglabā stabilu kontakta pretestību laika gaitā un nodrošina izcilas nodiluma īpašības zem slīdošā kontakta. Bet ne visi zelta pārklājumi ir vienādi. Esmu uzzinājis, ka pārklājuma biezumam ir milzīga nozīme. Uzliesmojošs zelta slānis -parasti no 0,1 līdz 0,25 mikroniem-izskatās identisks lielam zelta nogulsnējumam, veicot gadījuma pārbaudi, taču tas nolietojas daļējā ciklu laikā. Lietojumprogrammām, kurām nepieciešami 50,{11}} pārošanās cikli, es parasti norādīju 0,75–1,27 mikronus cietā zelta uz pareizi aktivizēta niķeļa apakšslāņa.
Niķeļa barjera zem zelta nav tikai formalitāte. Tas neļauj zeltam laika gaitā izkliedēt vara substrātā,{1}}kas notiek ātrāk, nekā vairums inženieru paredz, it īpaši paaugstinātā temperatūrā. Bez šīs niķeļa barjeras savienotājs, kas lieliski pārbauda pirmajā dienā, var izveidot intermetāliskus savienojumus dažu mēnešu laikā, palielinot kontaktu pretestību un radot periodiskas kļūmes, kuras ir apgrūtinoši diagnosticēt.
Alvas pārklājumam ir sava vieta, jo īpaši patēriņa elektronikā, kas ir jutīga pret izmaksām{0}, kur pārošanās ciklu skaits ir mazs un vides iedarbība ir minimāla. Alva nodrošina labu lodējamību un saprātīgu aizsardzību pret koroziju par nelielu daļu no zelta izmaksām. Taču skārda ūsu augšana joprojām rada bažas ilgstošas-lietošanas gadījumā, un kontaktu pretestība pēc būtības ir augstāka nekā zelta. Es parasti izvairos no alvas visam, kam laukā jākalpo vairāk nekā piecus gadus.
Palādija{0}}niķeļa sakausējumi ar plānu zelta zibspuldzi ir interesants vidusceļš. Tie piedāvā nodilumizturību, kas tuvojas cietajam zeltam par zemākām materiāla izmaksām, un tie labi darbojas bīdāmo kontaktu lietojumos. Man ir bijuši panākumi ar šo pārklājuma sistēmu automobiļu sensoru savienotājos, kur budžets neļauj pilnībā izmantot zeltu, bet uzticamības prasības izslēdz alvu.
Atsperes vads: savienotāja sirdsdarbība
Iekšējā atspere ir vieta, kur POGO PIN savienotāji atšķiras no cietajiem{0}}pin savienojumiem. Un atsperu stieples izvēle ir vieta, kur esmu redzējis visdārgākās kļūdas.
Mūzikas vads(augsta-oglekļa tērauds) ir tradicionālā izvēle. Tas piedāvā lieliskas pavasara cenas un ir salīdzinoši lēts. Bet tas ir ļoti jutīgs pret koroziju. Vienā āra LED apgaismojuma projektā mēs izmantojām mūzikas stiepļu atsperes ar, mūsuprāt, atbilstošu niķeļa pārklājumu. Pēc astoņpadsmit mēnešiem piekrastes vidē atsperes bija zaudējušas pietiekami daudz priekšslodzes, ka kontaktspēks nokritās zem minimālās specifikācijas. Mēs pārgājām uznerūsējošā tērauda atsperu stieplepārskatīšanai, un lauka atteices rādītājs samazinājās līdz nullei.
Nerūsējošais tērauds 302/304nodrošina labu izturību pret koroziju un pieņemamas atsperes īpašības, lai gan modulis ir nedaudz zemāks par mūzikas vadu, kas nozīmē, ka jums ir nepieciešams lielāks stieples diametrs vai vairāk spoles, lai sasniegtu tādu pašu spēku. Lielākajai daļai komerciālu lietojumu tā ir labākā vieta.
Nerūsējošais tērauds 316vēl vairāk palielina izturību pret koroziju, īpaši pret hlorīdiem. Esmu to norādījis jūras un medicīnas vajadzībām, kur sterilizācijas ķimikālijas vai sāls aerosols ir nemainīga realitāte. Izmaksas ir ievērojamas, taču arī sirdsmiers.
Elgilojsun citi kobalta{0}}hroma sakausējumi ir augstas veiktspējas-līmenis. Šie materiāli saglabā savas atsperu īpašības paaugstinātā temperatūrā, kur standarta nerūsējošais tērauds sāk atslābt. Automobiļu zem-pārsega lietojumos vai kosmosa vidē tie dažkārt ir vienīgā reālā iespēja.
Viena detaļa, kas neparādās datu lapās: atsperu komplekts. Ja POGO PIN atspere montāžas laikā tiek saspiesta un turēta cietā augstumā, tā tiek pastāvīgi deformēta. Komplekta apjoms ir atkarīgs no stieples materiāla, termiskās apstrādes un sprieguma līmeņa. Atspere, kas noregulē pārāk daudz, zaudē priekšslodzi, kas nozīmē mazāku kontaktspēku, kas nozīmē lielāku pretestību. Esmu iemācījies precizēt atsperes ar īpašām prasībām, nevis pieņemt piegādātāja piegādātās preces.
Izolators un korpusa materiāli: vairāk nekā tikai mehānisks atbalsts
POGO PIN komplekta nemetāliskie komponenti nenes strāvu, taču tie pilnībā nosaka, vai savienotājs darbojas jūsu lietojumprogrammā.
Šķidro kristālu polimērs (LCP)ir kļuvis par manu iecienītāko{0}}augsta-blīvuma un augstas{2} frekvences lietojumprogrammām. Tā izmēru stabilitāte temperatūras un mitruma cikliskuma apstākļos ir izcila, un tā labi plūst iesmidzināšanas formēšanā, pieļaujot plānas sienas un stingras pielaides. 5G antenas pārbaudes ierīcēm un ātrdarbīgiem{6}}datu savienotājiem, kur atstarpe starp tapām-līdz-kontaktiem ir minimāla un jebkura izmēru maiņa rada šķērsrunu, LCP ir grūti pārspēt.
Polibutilēna tereftalāts (PBT)piedāvā labu izmaksu, mehāniskās izturības un elektrisko īpašību līdzsvaru. Tas ir labi apstrādājams un pieņem plašu krāsvielu klāstu. Es to izmantoju vispārīgiem-rūpnieciskiem savienotājiem, kur nav nepieciešama ārkārtēja veiktspēja, taču uzticamība joprojām ir svarīga.
Poliamīds (PA/neilons)nodrošina izcilu stingrību un nodilumizturību, taču tas absorbē mitrumu, kas var mainīt izmēru pielaides un pasliktināt dielektriskās īpašības mitrā vidē. Man ir nācies noraidīt neilona korpusus āra telekomunikāciju iekārtām, jo mitruma uzsūkšanās rezultātā tapas aiztures funkcijas laika gaitā atslābināja.
Poliēterimīds (PEI/Ultem)lieliski iztur augstu temperatūru. Lietojot dzinēju, spēka elektronikas vai citu siltuma avotu tuvumā, kur korpusa temperatūra var pārsniegt 150 grādus, PEI saglabā struktūras integritāti, kamēr lētāka plastmasa mīkstina un deformējas.
Fan-Pogo PIN komplekti: specializēta lietojumprogramma
Saturā, kurā man tika lūgts izvērst atsauces, ir norādīta konkrēta un aizraujoša lietojumprogramma: izvelciet POGO PIN savienotāju komplektus optisko šķiedru kabeļiem. Šī ir niša, bet tehniski prasīga joma, kurā materiālu izvēle kļūst vēl svarīgāka.
Šajos mezglos vairākas optiskās šķiedras ir jāsadala no viena kabeļa atsevišķos kanālos, un savienotāja korpusam jāsaglabā precīza izlīdzināšana, vienlaikus aizsargājot trauslās stikla šķiedras. Korpusa materiāliem ir jāpiedāvā izcila izmēru stabilitāte, jo jebkura deformācija vai saraušanās pēc formēšanas novirzīs šķiedras kanālus. Šeit parasti ir nepieciešams LCP vai augstas{2}}pildījuma PBT.
Thepapildu pārošanās pazīmesstarp saliktajiem savienotāju korpusiem ir nepieciešami nodilumizturīgi -polimēri, kas var izturēt atkārtotu montāžu un izjaukšanu, neradot sārņus vai netīrumus. Esmu redzējis konstrukcijas, kurās mīksts korpusa materiāls pārošanās laikā radīja pietiekami daudz daļiņu, kas piesārņoja optiskās saskarnes, izraisot signāla zudumu, kas ilga nedēļas, lai izsekotu līdz savienotāja materiālam.
Thestresa mazināšanas mehānismioriģinālajā saturā minētie ir īpaši svarīgi šķiedru lietojumiem. Optiskās šķiedras nevar izturēt asus līkumus vai vilkšanas spēkus. Korpusa materiālam ir nepieciešama pietiekama elastība, lai izveidotu maigu rādiusu šķiedras izejai, bet pietiekama stingrība, lai novērstu kabeļa izvilkšanu no izlīdzināšanas. Tas bieži nozīmē vairāku-materiālu dizainu-stingru galveno korpusu ar pārformētu, mīkstāku spriedzi mazinošu zābaku.
Thefiksācijas un aiztures funkcijaskas satur kopā saliktos savienotājus, ir jāsaglabā to atsperu raksturlielumi visā temperatūras diapazonā. Āra šķiedru instalācijās šis diapazons var viegli sasniegt no -40 grādiem līdz +85 grādiem. Plastmasas fiksators, kas lieliski darbojas istabas temperatūrā, var kļūt trausls un sastingt sasalšanas apstākļos vai mīkstināt un zaudēt aiztures spēku vasaras karstumā. Materiālu izvēle ar pareizu stikla{6}}pildījuma attiecību un UV stabilizatoriem nav apspriežama.
Materiālu mijiedarbība reālos dizainos
Tas, kas padara POGO PIN savienotāju inženieriju patiesi izaicinošu, nav neviena atsevišķa materiāla optimizēšana atsevišķi. Tas pārvalda mijiedarbību starp materiāliem ar dažādiem termiskās izplešanās koeficientiem, galvaniskās saderības problēmas starp dažādiem metāliem un pārklājuma saķeri starp substrāta variācijām.
Es atceros projektu, kurā mēs norādījām berilija vara virzuli ar smagu zelta pārklājumu misiņa mucā ar niķeļa{0}}zelta apdari. Savienotājs lieliski darbojās istabas temperatūrā. Bet termiskās cikla laikā no -40 grādiem līdz +125 grādiem berilija vara un misiņa diferenciālā izplešanās izraisīja zelta-uz{10}}zelta saskarnes mikroskopisku satricinājumu. Laika gaitā šī saspiešana radīja nodiluma gružus, kas palielināja kontakta pretestību. Mēs to atrisinājām, pārslēdzot mucu uz fosfora bronzu, lai labāk atbilstu virzuļa izplešanās īpašībām. Šāda sistēmas līmeņa domāšana nerodas no datu lapām — tā izriet no testēšanas, kļūmēm un atkārtošanas.
Vēl viena mācība, ko esmu iemācījies: neuzņemieties, ka jūsu apšuvuma piegādātājs un jūsu apstrādes pārdevējs sazinās. Esmu saņēmis mucas ar pārklājuma adhēzijas problēmām, jo virsmas sagatavošanas process nebija saskaņots ar bāzes sakausējuma oksīda īpašībām. Vizuāli pārbaudot, pārklājums izskatījās labi, un pat pareizi izmērīts ar XRF biezuma mērītājiem. Bet zem mikroskopa saskarne bija poraina. Sešus mēnešus atradās sāls izsmidzināšanas kamerā, un korozija paslēpās zem apšuvuma kā lēna{4}}infekcija.
Praktiski norādījumi par materiālu izvēli
Ja esat atbildīgs par materiālu norādīšanu POGO PIN savienotājam savā nākamajā dizainā, es ieteiktu tālāk norādīto, pamatojoties uz gadiem ilgušo citu cilvēku materiālu izvēli.
Sāciet ar vidi, nevis izmaksu mērķi. Savienotājs, kas sabojājas laukā, maksā bezgalīgi vairāk nekā tas, kurā jau no paša sākuma tiek izmantoti augstākās kvalitātes materiāli. Pirms sākat apskatīt sakausējuma cenas, norādiet savu temperatūras diapazonu, mitruma iedarbību, ķīmisko kontaktu un nepieciešamo mehānisko kalpošanas laiku.
Apsveriet pilnu kaudzi. Virzuļa materiāls, mucas materiāls, atsperu materiāls un korpusa materiāls mijiedarbojas. Termiskās izplešanās neatbilstība starp korpusu un metāla ieliktņiem var radīt plaisas, kas apiet jūsu rūpīgi izstrādātās blīves.
Neuzticieties vispārīgajām specifikācijām. Ja piegādātājs saka, ka viņa misiņš ir "piemērots savienotājiem", lūdziet norādīt īpašo sakausējuma apzīmējumu, rūdījumu un pārklājuma adhēzijas testa datus. C36000 misiņš uzvedas savādāk nekā C38500 misiņš, un “pus-cietajam” rūdījumam ir ļoti atšķirīgas atsperu īpašības nekā “atlaidinātajam”.
Pārbaudiet savu faktisko pielietojumu. Standarta savienotāju kvalifikācijas testi ir noderīgi bāzes rādītāji, taču tie neatkārto jūsu konkrēto pārošanās cikla profilu, piesārņojuma vidi vai termisko vēsturi. Ja veidojat kaut ko tādu, kam ir jākalpo desmit gadus, ieguldiet paātrinātā mūža pārbaudē, kas pēc iespējas precīzāk atdarina šos desmit gadus.
Ceru uz priekšu
Tā kā ierīces turpina sarukt un jaudas blīvums palielinās, materiālu prasības POGO PIN savienotājiem tikai pastiprinās. Mēs redzam pieprasījumus pēc savienotājiem, kas var pārvadāt 10 A+, iepakojumos, kas ir mazāki par rīsa graudu, un tie darbojas frekvencēs, kurās apvalka efekts kļūst par dominējošo dizaina mainīgo. Mēs redzam valkājamas ierīces, kurām ir nepieciešami bioloģiski saderīgi materiāli, kas nonāk saskarē ar ādu, un automobiļu lietojumprogrammas, kur savienotājiem ir jāiztur gan ražošanas pārplūdes krāsns, gan desmit gadus ilga termiskā cikla zem-pārsegu.
Piegādātāji, kas plaukst šajā vidē, nebūs tie, kuriem ir vislielākie katalogi. Viņi būs tie, kas saprot metalurģiju mikrostrukturālā līmenī, var modelēt termisko-mehānisko spriegumu savos korpusos un uztver materiālu atlasi kā kopīgu inženiertehnisko uzdevumu, nevis iepirkuma izvēles rūtiņu.
Katrs POGO PIN savienotājs, ko jebkad esmu izstrādājis, sākās ar sarunu par materiāliem. Un katrs, kas cieta neveiksmi šajā jomā, izsekoja materiālam pieņēmumam, kas nebija pareizi apstiprināts. Nozarē, kas ir apsēsta ar miniaturizāciju un izmaksu samazināšanu, laika veltīšana pareizo materiālu sakārtošanai nav konservatīva inženierija. Tā ir vienīgā inženierija, kam ir nozīme.
