5G通訊連接器對銅合金材料的挑戰(zhàn)

來源：聯(lián)揚電子材料9月3日

5G通訊連接器對銅合金材料的挑戰(zhàn)

5G通訊高速率、大帶寬、低延時、超大規(guī)模

各式各樣的移動及固定終端設(shè)備、密集遍布5G網(wǎng)絡(luò)的設(shè)備、云計算中心在更大的帶寬內(nèi)以更強的適應(yīng)性更快的速度運行，現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)將持續(xù)演進，從而激發(fā)高速、大容量、低時延的5G網(wǎng)絡(luò)的全部潛力，實現(xiàn)更快速度、更大容量和帶寬的通訊模式，將賦能萬物互連的未來。

厚度偏差程度決定材料的一系列性能：

l內(nèi)應(yīng)力殘留程度：鑄錠或板坯因厚度偏差過大經(jīng)過軋制所導(dǎo)致的材料內(nèi)應(yīng)力殘留不易在后續(xù)的退火、矯直及研磨等工序完全的去除，在后續(xù)的沖壓或蝕刻后材料受內(nèi)應(yīng)力殘留導(dǎo)致的翹曲變形程度劇烈，對越薄的材料影響程度越高，越明顯。內(nèi)應(yīng)力殘留更是材料晶間腐蝕的直接原因。

l降低耐疲勞強度：厚度偏差越大，應(yīng)力集中程度增加，材料受蠕變影響越大，耐疲勞強度越差，直接降低連接器的性能及壽命，是連接器可靠度最大的影響因素。

l影響材料電氣功能：厚度偏差導(dǎo)致端子的截面積不穩(wěn)定直接影響導(dǎo)體的阻抗，載流能力、壓降、電流密度及溫升。偏差越大，連接器的導(dǎo)通的穩(wěn)定性越低。

l影響沖壓等加工性能:材料厚薄偏差越大內(nèi)應(yīng)力越不均，導(dǎo)致沖壓或機床加工時刀具模仁受力不均，容易受損，模具壽命越短。內(nèi)應(yīng)力不均則折彎成型性降低，加工后的端子外形穩(wěn)定性不佳，影響裝配效率及成品精度與使用功能。

實現(xiàn)更微型 更高可靠度的高頻高導(dǎo)連接器

5G通訊時代高頻高速訊號傳輸及相應(yīng)的高功率終端設(shè)備引導(dǎo)高頻及高導(dǎo)電連接器的更新?lián)Q代，在高頻高導(dǎo)，更微型化及更高的可靠度要求下，除了對傳輸導(dǎo)體材料的銅合金性能提出更高的要求。例如高速背板連接器，端子除了滿足整體強度如機械性能，插拔力等基本性能外，更重要的功能是在排除串?dāng)_風(fēng)險保持訊號的完整下提升“傳輸速率”與“接口密度”這就對低厚度偏差低內(nèi)應(yīng)力精細表面的材料的考驗了。

在現(xiàn)代精密銅板帶的生產(chǎn)制程中除了熔鑄工序影響銅帶品質(zhì)，厚度偏差的管控對精密銅帶來說更是重要。厚度偏差程度是銅帶一系列性能的基礎(chǔ)，不僅直接影響抗拉強度延伸率等機械性能，更是晶粒組織均勻與否，表面品質(zhì)等的根源，也是插拔力、保持力、耐疲勞強度甚至抗腐蝕性能等與服役時間(連接器壽命)、精密度維持、長期可靠度等性能的根源，尤其更薄更微細的5G連接器，因此改善銅帶的厚度偏差意義重大。

大規(guī)模增量及周邊連接器：

l5G手機及各種家用商用產(chǎn)業(yè)用設(shè)備及汽車等終端

l5G基站及各種網(wǎng)絡(luò)設(shè)備

l云計算及儲存中心

l期望在這樣的改善過程能為產(chǎn)業(yè)帶來更優(yōu)良更可靠的產(chǎn)品

l為更多國內(nèi)的銅加工合作伙伴帶來更大的技術(shù)提升品質(zhì)提升

l目前已有多種合金牌號正在與客戶進行測試驗證以進行推廣

板厚偏差精度對彈簧特性的影響

我們可以近似的把端子(彈簧片)看作一端固定的矩形梁，從另一自由端施加壓力F，端子產(chǎn)生位移f(形變），這種模型可以用下面式子計算:

l在同樣壓力下，彈簧片的位移與彈性模量和彈簧厚度的3次方成反比關(guān)系．彈性模量增大， 位移減小。反過來說，在同等的位移量下，彈簧能承受的壓力與彈性模量和彈簧厚度的3次方成正比關(guān)系。

l從公式直接反映，初始金屬板材的厚度偏差對彈性作用成3次方的影響．更小的厚度偏差對彈簧的可靠性具有重要意義。

l懸臂梁一端固定，自由端加壓的情況 中，在彈性極限內(nèi)固定點產(chǎn)生最大的彎曲應(yīng)力或最大的彎曲程度，可以由下列公式計算：

l工程師可靠性設(shè)計等級，一般彈片的最大彎曲應(yīng)力小于1/2的降服強度以平衡正向力與應(yīng)力松弛(端子壽命）通常會考慮到彈片服役的應(yīng)力松弛或包辛格效應(yīng)等材料塑性變形因素及產(chǎn)品的。

l上述例子顯示厚度0.15mm其厚度公差0.016mm，但制成的彈片壓力(正向力)差距接近28%，更薄的材料其差異比例將會更高影響更大。

l彈片壓力(正向力Normalforce）直接影響連接器的接觸阻抗、插拔力等性能，穩(wěn)定的彈片壓力是穩(wěn)定的連接器品質(zhì)的基礎(chǔ)。

l厚度偏差越大直接導(dǎo)致材料存在較大的內(nèi)應(yīng)力均勻度，這種厚度偏差帶來的內(nèi)應(yīng)力是材料應(yīng)力松弛降低接觸維持力的主因，不易在后續(xù)的加工去除或減緩相反更容易形成新的應(yīng)力集中，降低連接器性能及壽命，是影響連接器的可靠性最大成因，在5G高頻高性能連接器的應(yīng)用中更顯重要。

責(zé)任編輯：xj

原文標(biāo)題：低厚度偏差-細晶結(jié)構(gòu)-高細表面 銅合金板帶

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