Contacto elástico
Los conectores transmiten señales, fuente de alimentación o tierra, etc. entre circuitos a través de contactos elásticos. También se proporciona la fuerza normal, es decir, la fuerza perpendicular a la superficie de contacto, que ayuda a la conexión y retención de la interfaz separable.
Los requisitos mecánicos clave para el contacto elástico son la fuerza de inserción y extracción, la fuerza de contacto, la fuerza de retención del contacto y la fuerza de borrado del contacto. Los requisitos eléctricos son resistencia de contacto, clasificación de corriente, inductancia, capacitancia y ancho de banda.
Hay dos partes de contacto del conector: la carcasa y el pin PIN. La clavija o clavija PIN es rígida en la mayoría de los casos y proporciona varias inserciones. El enchufe debe conectarse con una fuerza de inserción baja y ser capaz de soportar una tensión excesiva.
Las propiedades del material que afectan la conexión son el módulo elástico y el límite elástico. El módulo de elasticidad es la relación entre la tensión aplicada a un objeto y la deformación generada dentro del límite elástico. El límite elástico es el límite elástico cuando el material metálico cede. Antes de alcanzar el límite elástico, se producirá una deformación elástica; cuando se alivie la tensión, volverá a su forma original. Estas características afectan la flexibilidad del conector y la cantidad de deflexión que se puede soportar sin dejar de ser elástica. Esto también afecta la fuerza de contacto necesaria para realizar conexiones eléctricas.
La resistencia a la relajación de la tensión es una propiedad del material que reduce la fuerza normal de contacto con el tiempo. Por tanto, es un criterio para seleccionar el rendimiento del conector. Cuando la estructura permanece en el mismo estado de deformación durante un período de tiempo, la tensión disminuirá, lo que provocará una deformación plástica. Para las aleaciones de cobre de uso común, el límite elástico es diferente; por lo tanto, la resistencia a la relajación del estrés también es diferente. Si bien el cobre berilio es la aleación más utilizada, los bronces de fósforo también son adecuados para la mayoría de las aplicaciones.
Enchapado
El tratamiento de la superficie de contacto puede proteger el material base del conector de la corrosión y limitar la formación de película en la superficie de contacto. El tratamiento de la superficie de contacto debe cubrir completamente la superficie de contacto para que sea más efectivo y debe ser resistente a la corrosión.
Las películas delgadas que pueden aumentar la resistencia al contacto incluyen óxidos, sulfuros, cloruros y mezclas complejas que forman capas metálicas en la superficie de contacto. La reducción de la resistencia de contacto requiere la formación de una interfaz de metal sin película delgada. El acabado de contacto puede estar hecho de metales preciosos (por ejemplo, oro, paladio y aleaciones de estos metales) o metales no preciosos (por ejemplo, plata y estaño). El tipo de revestimiento determina el tipo de película de superficie que se puede formar en la interfaz de contacto. Los metales nobles, especialmente el oro, son inertes y no forman óxidos en la superficie. Sin embargo, para los acabados de metales no preciosos hechos de estaño, se formará óxido de estaño en la superficie de contacto, que puede necesitar ser removido regularmente.
A medida que se repiten el apareamiento y la separación en la interfaz de contacto separable, parte de la película superficial se elimina por fricción. Por lo tanto, se suele utilizar una superficie de contacto de dos capas para proteger el metal subyacente, que consiste en una capa de metal precioso que cubre una capa de níquel.
Revestimiento de superficie de contacto de metal noble
Los metales preciosos, incluido el oro y el paladio menor y sus aleaciones, son inertes en entornos operativos típicos de conectores. Sin embargo, en un ambiente con cloro o azufre, los conectores con acabado de metal noble pueden corroerse. Proteger el gabinete puede ayudar a prevenir la corrosión. La lubricación es otro método de protección.
La corrosión causada por la exposición del metal base es motivo de especial preocupación. Si el espesor del revestimiento de metal precioso es insuficiente o discontinuo, el metal del piso quedará expuesto al medio ambiente, provocando corrosión. A altas temperaturas, los átomos de metal subyacentes pueden migrar a la superficie de contacto y reaccionar con oxígeno o gases contaminantes, provocando que los productos de corrosión se muevan fuera de los poros. Este fenómeno se llama corrosión de poros. Por lo tanto, cuando la capa de metal precioso es porosa, la capa de metal precioso puede sufrir corrosión de poros debajo de la capa de cobre, exponiendo el cobre a un ambiente corrosivo que contiene gases ácidos de sulfuro y cloruro.
Dado que el oro es un metal precioso, el enchapado en oro más delgado tiende a ser poroso, y la superficie del oro tiende a deslizarse después de que se forma la capa de enchapado en oro. Antes del enchapado en oro, el niquelado puede inhibir el deslizamiento de la corrosión.
Revestimiento de superficies de contacto de metales no preciosos
Los acabados de contacto de metales no preciosos se componen principalmente de estaño, y generalmente se utilizan plata, níquel, soldadura y plomo. A veces también se utilizan aleaciones de estaño-plomo y níquel-estaño. La degradación de la superficie del estaño se debe principalmente a la corrosión por fricción, que puede ocurrir en cualquier entorno operativo. La corrosión por fricción es causada por micro-movimientos repetitivos entre puntos de contacto cerrados, y los óxidos o restos de desgaste generados por micro-movimientos pueden aumentar la resistencia al contacto. El frotamiento puede ser causado por vibración, impacto o expansión térmica diferencial del material de contacto. El diseño del conector debe minimizar la tasa de sensibilidad a la fricción, lo que puede prevenir la aparición de rozamiento proporcionando suficiente fricción en la interfaz de contacto.
La tribología se refiere al estudio de la fricción, lubricación y desgaste de las superficies de contacto. Los acabados de contacto son generalmente más delgados. Por lo tanto, se debe mantener la integridad de los acabados de contacto para evitar que los metales base se expongan a ambientes corrosivos. Al elegir el acabado de contacto, se debe prestar atención a la resistencia a la corrosión, la resistencia a las manchas y la estabilidad térmica de la resistencia al contacto.
Carcasa del conector (CARCASA)
Bajo efectos químicos y de temperatura extremos, el conector debe mantener un tamaño estable, espaciado de la línea central, planitud y planitud para asegurar el ensamblaje y acoplamiento correctos del conector. La carcasa del conector protege los contactos y las posiciones mediante aislamiento eléctrico y protección mecánica, protegiendo los contactos del entorno operativo.
Las propiedades eléctricas que afectan el aislamiento de la carcasa incluyen la resistividad superficial y volumétrica y la resistencia de los medios piezoeléctricos. Las propiedades mecánicas de la carcasa del conector incluyen resistencia a la flexión / módulo y resistencia a la fluencia.
La mayoría de las carcasas de conectores tienen un diseño similar, pero los materiales utilizados son diferentes. El material no solo debe cumplir con las condiciones ambientales durante la operación, sino que también debe cumplir con las condiciones durante la fabricación y el montaje. Algunos materiales comunes que se utilizan para fabricar carcasas de conectores son PA, PPS, PET, PBT, PCT, LCP, FR-4, etc.
Interfaz de conexión
El extremo macho separable y el extremo hembra cooperan para establecer una conexión. La interfaz de contacto crea y mantiene las propiedades eléctricas y mecánicas necesarias para la realización.
Cuando el conector desmontable está acoplado, solo el contacto de punto alto en la superficie se llama contacto de golpe. Por lo tanto, no se produce ningún contacto en toda la superficie del conector. Las protuberancias dependen de la geometría de la superficie de contacto. El tamaño y la cantidad de golpes dependen de la rugosidad de la superficie y la carga aplicada. La carga aplicada también determina el tamaño del área de contacto.
