Contacte elàstic
Els connectors transmeten senyals, alimentació o terra, etc. entre circuits mitjançant contactes elàstics. També es proporciona la força normal, és a dir, la força perpendicular a la superfície de contacte, que ajuda a la connexió i retenció de la interfície separable.
Els requisits mecànics clau per al contacte elàstic són la força d’inserció i extracció, la força de contacte, la força de retenció del contacte i la força d’esborrat del contacte. Els requisits elèctrics són la resistència de contacte, la corrent nominal, la inductància, la capacitat i l’amplada de banda.
Hi ha dues parts de contacte del connector: la carcassa i el pin PIN. El pin o endoll PIN és rígid en la majoria dels casos i proporciona diverses insercions. El sòcol ha d’estar connectat amb una força d’inserció baixa i ser capaç de suportar un esforç excessiu.
Les propietats del material que afecten la connexió són el mòdul elàstic i la resistència al rendiment. El mòdul d’elasticitat és la proporció de la tensió aplicada a un objecte a la deformació generada dins del límit elàstic. La resistència al rendiment és el límit de rendiment quan cedeix el material metàl·lic. Abans d’arribar a la força de rendiment, es produirà una deformació elàstica; quan la tensió s’alleuja, tornarà a la seva forma original. Aquestes característiques afecten la flexibilitat del connector i la quantitat de deflexió que es pot suportar mentre es manté elàstic. Això també afecta la força de contacte necessària per fer connexions elèctriques.
La resistència a la relaxació de l'estrès és una propietat del material, que redueix la força normal de contacte amb el pas del temps. Per tant, és un criteri per seleccionar el rendiment del connector. Quan l'estructura es manté en el mateix estat de deformació durant un període de temps, la tensió disminuirà, resultant en una deformació plàstica. Per als aliatges de coure d’ús habitual, la resistència al rendiment és diferent; per tant, la resistència a la relaxació de l'estrès també és diferent. Tot i que el coure de beril·li és l’aliatge més utilitzat, els bronzes de fòsfor també són adequats per a la majoria d’aplicacions.
Revestiment
El tractament de la superfície de contacte pot protegir el material base del connector de la corrosió i limitar la formació de pel·lícules a la superfície de contacte. El tractament de la superfície de contacte ha de cobrir completament la superfície de contacte per ser més eficaç i ha de ser resistent a la corrosió.
Les pel·lícules fines que poden augmentar la resistència al contacte inclouen òxids prims, sulfurs, clorurs i mescles complexes que formen capes metàl·liques a la superfície de contacte. La reducció de la resistència al contacte requereix la formació d’una interfície metàl·lica lliure de pel·lícules primes. L'acabat de contacte pot estar format per metalls preciosos (per exemple, or, pal·ladi i aliatges d'aquests metalls) o metalls no preciosos (per exemple, plata i estany). El tipus de revestiment determina el tipus de pel·lícula superficial que es pot formar a la interfície de contacte. Els metalls nobles, especialment l’or, són inerts i no formen òxids a la superfície. No obstant això, per a acabats de metalls no preciosos fets d’estany, es formarà òxid d’estany a la superfície de contacte, que pot ser que s’hagi d’eliminar regularment.
A mesura que l’aparellament i la separació es repeteixen a la interfície de contacte separable, una part de la pel·lícula superficial s’elimina per fricció. Per tant, normalment s’utilitza una superfície de contacte de dues capes per protegir el metall subjacent, que consisteix en una capa de metall preciós que cobreix una capa de níquel.
Revestiment de superfície de contacte de metall noble
Els metalls preciosos, inclosos l'or i el pal·ladi inferior i els seus aliatges, són inerts en entorns típics de funcionament del connector. No obstant això, en un entorn de clor o sofre, els connectors acabats de metall noble poden corroir-se. La protecció del recinte pot ajudar a prevenir la corrosió. La lubricació és un altre mètode de protecció.
La corrosió causada per l'exposició del metall base preocupa especialment. Si el gruix del recobriment de metalls preciosos és insuficient o discontinu, el sòl metàl·lic quedarà exposat al medi ambient i provocarà corrosió. A altes temperatures, els àtoms metàl·lics subjacents poden migrar a la superfície de contacte i reaccionar amb oxigen o gasos contaminants, provocant que els productes de corrosió surtin dels porus. Aquest fenomen s’anomena corrosió dels porus. Per tant, quan la capa de metall preciós és porosa, la capa de metall preciós pot patir una corrosió de porus sota la capa de coure, exposant el coure a un entorn corrosiu que conté gasos àcids sulfurs i clorur.
Com que l'or és un metall preciós, el revestiment d'or més prim tendeix a ser porós i la superfície daurada és propensa a arrossegar-se després de formar-se la capa de recobriment d'or. Abans del xapat amb or, el níquel pot inhibir la corrosió.
Revestiment superficial de contacte de metalls no preciosos
Els acabats de contacte de metalls no preciosos es componen principalment d’estany i s’utilitzen generalment plata, níquel, soldadura i plom. De vegades també s’utilitzen aliatges estany-plom i níquel-estany. La degradació superficial de l’estany es deu principalment a la corrosió per fricció, que es pot produir en qualsevol entorn operatiu. La corrosió per fricció és causada per micro-moviments repetitius entre punts de contacte tancats, i els òxids o les restes de desgast generats per micro-moviments poden augmentar la resistència al contacte. El trastorn pot ser causat per vibracions, impactes o expansió tèrmica diferencial del material de contacte. El disseny del connector ha de minimitzar la velocitat de sensibilitat a la fricció, que pot evitar l'aparició de trastorns proporcionant fricció suficient a la interfície de contacte.
La tribologia es refereix a l’estudi de la fricció, la lubricació i el desgast de les superfícies de contacte. Els acabats de contacte són generalment més prims. Per tant, cal mantenir la integritat dels acabats de contacte per evitar que els metalls bàsics s’exposin a entorns corrosius. A l’hora d’escollir l’acabat de contacte, s’ha de prestar atenció a la resistència a la corrosió, a la resistència a les taques i a l’estabilitat tèrmica de la resistència de contacte.
Connector shell (HOUSING)
Sota efectes químics i de temperatura extrems, el connector ha de mantenir una mida estable, espaiat de la línia central, planitud i planitud per garantir el correcte muntatge i acoblament del connector. La carcassa del connector protegeix els contactes i les posicions mitjançant un aïllament elèctric i una protecció mecànica, protegint els contactes de l’entorn operatiu.
Les propietats elèctriques que afecten l’aïllament de la carcassa inclouen la resistivitat superficial i de volum i la resistència dels mitjans piezoelèctrics. Les propietats mecàniques de la carcassa del connector inclouen la força / mòdul de flexió i la força de fluència.
La majoria de les carcasses dels connectors tenen un disseny similar, però els materials utilitzats són diferents. El material no només ha de complir les condicions ambientals durant el funcionament, sinó que també ha de complir les condicions durant la fabricació i el muntatge. Alguns materials habituals que s’utilitzen per fabricar carcasses de connectors són PA, PPS, PET, PBT, PCT, LCP, FR-4, etc.
Interfície de connexió
L’extrem masculí i femení separables cooperen per establir una connexió. La interfície de contacte crea i manté les propietats elèctriques i mecàniques necessàries per a la realització.
Quan es connecta el connector desmuntable, només el contacte de punt alt de la superfície s’anomena contacte de protecció. Per tant, no es produeix cap contacte a tota la superfície del connector. Els cops depenen de la geometria de la superfície de contacte. La mida i el nombre de cops depenen de la rugositat de la superfície i de la càrrega aplicada. La càrrega aplicada també determina la mida de l'àrea de contacte.
