永久性连接概述

1、永久性连接概述正如在第一章所讨论的，使用连接器的主要原因在于，出于组配、维 护、轻便和 / 或改良的目的，在两个电子次系统之间提供一个可分离的 连接。除了可分离连接，对于被连接的次系统，连接器往往还包括永 久性连接。 这些连接被称为永久性是因为一般情况下它们只连接一次。 由于这个定义，它们不需要考虑结合要求间的权衡，比如耐久性和结 合力这些在可分离接触面上为主导的考虑因素。正如将要被谈到的， 这种自由允许以较大的力和变形来机械永久变形。有两种基本的永久性连接：机械方式的和冶金方式的。机械方式连接 是在端子上一个特殊设计的部分和与其直接或间接连接的次系统间建 立和保持一个金属接触区域而形成的。如

2、在第一章讨论的，机械方式 连接包括卷曲式， 弃皮式，压入式和包覆技术。 卷曲和弃皮是线连接， 而压入和包覆连接是与印刷电路板 （PWB），或者是采用直接方式 （压入 ） 或者采用间接方式 （包覆连接 ）。冶金方式的永久性连接的形成是通过一个液体媒介在接触弹性部与次 系统之间形成一个金属接触面。冶金方式连接包括低温焊、铜焊和高 温焊连接。低温焊和铜焊用一个中间媒介 （焊料或铜 ）来产生液体。高温 焊连接是通过直接将接触弹性部与所连接的组件熔化来形成的。 永久性连接将在这一章以及接下来几章进讨论。在这一章里，将回顾 对机械方式永久性连接的一些基本要求。在第八章将要讨论导线与接 头的材料与结构问题，

3、其重点是它们如何影响机械方式永久性连接的 形成。第九章将对导线与接头的机械方式永久性连接进行讨论。在第 十章将进行 PWB技术的概述，对于印制电路板的机械方式与低温焊方 式永久性连接将在第十一章讨论。7.1 对于机械方式永久性连接的要求 在可分离接触面上，必须考虑对于机械变形和作用力的限制，这是因 为它们对结合力与磨损的影响，然而正如所提及的，这些并不适用于 永久性连接。这样较高的作用力与变形度可以被引入到永久性连接中 来。然而变形与接触电阻、机械稳定性等性能特点之间的权衡必须又 一次被考虑。 由于这种连接是 “永久性的 ”，它们也可能反而在电气和机 械方面比可分离连接遇到更为为苛刻的要求。由

4、于机械方面的要求， 期望永久性连接会在组装与 / 使用期间承受较高等级的机械压力是不 切实际的。这种可能性使得对于变形权衡的考虑更加重要。对于接触 电阻的要求，无论是大小还是稳定性，也可能变得更加严格。 这些问题将会在以下对于永久性连接的基本要求的上下文中有讨论。* 紧密的 / 足够的接触区域* “气密性的 ”接触面* 机械稳定性* 得到控制的变形 对这些要求逐一进行详细的考虑。7.1.1紧密的 /足够的接触区域 出于在第二章所讨论过的原因，对于紧密接触区域的要求对建立一个 金属接触面来说是一个基本的要求。只有通过在一个足够的区域里建 立和保持一个金属接触面才能保证接触电阻的低稳定值。电阻的大

5、小 取决于所建立的接触区域的大小。接触电阻的稳定性取决于保持在所 处的应用环境里金属接触面的完整性。对于可分离接触面，所述接触区域没有被赋予特别定量的值。相反， 曾经被提到过的是，组成表面接触区域的粗糙分布应该包含足够数量 的粗糙端子，以此来保证分布的产生好像是整个表面区域在进行。这 种形为是因为这样一个事实，即如在第二章讨论的，所有的粗糙端子 在电性上是平行的。对于永久性电阻，这里有两个针对接触电阻或接触区域的经验法则。 对接触电阻，一个准则是永久性连接电阻应和导体被连接的等效长度 的电阻是同一个数量积。这种要求在一个碾压连接上不费吹灰之力就 能目测到，在这个碾压连接上碾接桶的长度尺寸被定成

6、 “等效长度 ”。对 于“接触区域 ”，根据以下 Whitely 的理由，有时假设一个与导体被连接 的面积相等的区域。 如果这个 “等效接触区域 ”的要求满足了， 连接中被 挤压部分的电阻将达到一个最小值。 图 7.1 以图示的方式解释了在一个 圆导体和一个金属块之间的连接， 对于图 7.1 的考虑可以理解这些理由。 如果整个导体的横截面与金属块相连接，在导体中的电流就不会被挤 压了。在这种条件下的挤压电阻由公式R挤压= /2d(7.1)其中 =金属块的电导率，因为挤压仅发生在金属块上 d=导体的直径这是在这个几何形状里可得到的最小挤压电阻。 如果碾接桶的厚度被认为足够可以使电流完全传播，则考

7、虑使用被近 似为这一相同几何形状的碾压连接。如果足够的接触区域产生在导体 和碾压桶之间，导体 / 碾接桶的结合近似出导体和金属块的结合，因为 在导体上不发生挤压。这是接触区域设计目的基础，这个接触区域与 导体横截面相等的 -最小挤压电阻在这个区域内产生。其它的接触区 域可以提高接触面的机电稳定性， 但对于电阻的大小仅有很小的影响。7.1.2气密的接触界面气密性 是用来描述接触面本身的要求的， 其通常的含义是要求接触界 面具有一定的抗腐蚀能力。依据上述描述，接触面被认为可以封堵气 体的进入，尤其是腐蚀性气体 .气密性一般可通过以下试验来证明校验： 将连接器外露于周围环境中，而在这种环境中用于制造

8、这些连接器的 材料的表面会产生斑点或者失去光泽 .如果接触面保持没有污点情况， 上述试验便证明了它的气密性。这些要求并不会直接影响连接器的性 能，而仅仅作为抗腐蚀能力的一个指数一种指示，当然，这种抗腐蚀 能力对于保证接触电阻的稳定是一个重要的考虑因素。7.1.3 机械稳定性在可分离连接中，机械稳定性是指连接器在应用载荷作用下防止移动 而保持接触界面稳定的能力，这些应用载荷是连接器可能面对的震动 / 冲击或热膨胀失调这两种典型的应力。这种稳定性的要求对于减小磨 损及减小腐蚀物的潜在影响是必需的，上述腐蚀物位于接触界面上或 其周围。在永久性连接中，一般来讲，机械稳定性的要求要比可分离连接严格 得多

9、，原因是永久性连接器更易于滥用。例如，线缆的碾压式连接部 分可以直接拉长从而承受一定范围内的拉力。而能够实现的机械强度 则取决于连接技术和连接器的整体结构。绝缘座的拉紧及定位的特点 可以显著地增加机械强度和永久连接的稳定性。这些特点对于应用 I.D.C（瞬时动作的偏移控制技术 ）技术的连接器来讲尤为显著。7.1.4 变形的控制对于变形的控制的要求就是对以下二者之间的权衡：要求保证最小接 触电阻的接触区域和要求具有足够机械稳定性的接触区域。这种叙述 类似于可分离连接中关于最小正压力的论述。在这种情况下，接触电 阻由于接触面积的增大也就是变形的增大而变小 .然而，较大的变形会 减少导体的横截面，这将降低连接器的机械强度。因此，在机械永久 变形连接的过程中必须控制变形量。这种要求被称为个体连接技术。7.2 焊接永久连接 为便于全面理解，有必要就焊接永久连接作一些说明。当然，焊接永 久连接也需要考虑接触电阻和机械稳定性的要求。不过在这种连接中 焊点的尺寸决定其性能 .而焊点的尺寸和几何形状又取决于焊接技术和 连接器本身的设计 .通孔和表面粘着技术在这两个方面都存在着明显的 差别，本书第十一章将对此作简单说明。在连接器发展日益小巧的趋 势下，焊点及其性能 （尤其是负载时机械强度和塑体变形度的性能 ）变得 越来越重要。关于这一部分的详