连接器与开关第十届学术会议论文集１．２７ｒａｍ间距的气密型微矩形连接器设计陕西华达科技有限公司杨文博遇鸿雁赵爱华刘江涛摘要介绍了１．２７ｍｍ间距的气密型微矩形连接器的不同结构及解决的关键技术，并对不同结构连接器的成本进行对比，为用户提供多种结构的气密型连接器．关键词徼矩形连接器气密封烧结ｌ引言众所周知，微矩形连接器与其它类型连接器的最大区别是其接触件的结构不同。微矩形连接器的接触件采用的是：弹性接触件一绞线插针（图１），刚性接触件—插孔（图２）。正是由于它的这种特殊结构，使微矩形连接器具有小、轻、抗冲击、耐振动、接触可靠性高等特性，被广泛应用于国防诸多重点工程。／／７∽图１绞线插针／／，，／，，ＮｎｎｏＢ喜ｌ３．５图２插孔随着航天、航空的飞速发展，不但要求连接器小、轻、高可靠，还要求有特殊的性能．如气密、滤波、密封加滤波等。对于接触件中心距为１．９０５ｒａｍ的气密型、滤波型、密封加滤波型微矩形连接器，以及接触件中心距为１．２７ｍｍ的滤波型、整体式烧结的气密型微矩形连接器，我们在前几年已经研发成功，并被整机单位选用。对于接触件中心距为１．２７ｒａｍ的整体式烧结的气密型微矩形连接器，其漏率可达ｌ×１０－３Ｐａ?ｏｎ３／ｓ，用于气密要求高的场合，制造成本较高。对于气密要求不高，为了降低成本，２００７年我们开发了接触件中心距为１．２７ｒａｍ分体式烧结的气密型微矩形连接器，其漏率可达５×ｌＯ＇２Ｐａ?ｃｍ３／ｓ，成本较前者降低了３０％。本篇文章就气密型微矩形连接器的结构和解决的关键技术进行介绍。２结构设计２．１设计原则气密型微矩形连接器的设计原则是：根据用户不同的密封等级要求，采用不同的结构，’在满足密封要求的前提下，尽可能降低产品成本。对于微矩形连接器，由于其相邻接触件的中心距只有１．２７ｒａｍ，除去接触件的直径，净间距只有０．４６ｒａｍ。采用密封垫对连接器内部进行密封是达不到气密封要求的，因而只有采用玻璃烧结。由于绞线插针是用铍青铜线绕制而成的，是弹性件，烧结会损坏绞线插针，因此装绞线插针的连接器端是不能进行烧结的，所以对微矩形连接器进行玻璃烧结，只能在装插孔ｌ连接器与开关第十届学术会议论文集的连接器端进行，而且插孔是刚性件，可以选用可伐合金。连接器的密封包括两方面：连接器内部的密封和连接器外部的密封。对于连接器内部的密封，外壳与插孔直接进行玻璃烧结的，我们称为整体式结构；只对烧结板与插孔进行玻璃烧结的烧结组件通过与外壳焊接实现密封的，我们称为分体式结构。２．２整体式结构整体式结构为：外壳采用可伐合金，与插孔直接烧结，见图３。该结构的气密性好，漏率可达１×１０。３Ｐａ?ｃｍ３／ｓ。由于是整体式烧结，故连接器与器件之间的密封可以采用高温焊接，也可以采用图中的密封垫密封或别的密封形式。‘４…图３整体式结构２．３分体式结构分体式结构为：外壳采用铜合金，不烧结，只对插孔与烧结板进行烧结。通过外壳与烧结组件焊接实现密封，焊接方法采用高温锡焊，见图４，烧结组件见图５。采用分体式结构的连接器，其漏率可达５Ｘ１０五Ｐａ?ｃｍ３／ｓ。由于外壳采用了铜合金，不烧结，因而降低了其材料、加工、电镀等费用。、即一Ｕ，：●：：２一一一ｊ：一ｔ、。｛母，鬈：ｏ勰ｏｏｏｏｏｏｏ帮。嬲ｏｏｏｏ踹ｏｏｏ秘引ｔＩ、｝７峨ｏ：ｏｊ｝：。：。｝、拳ｂ＝：：＝：主壶三蠹：：兰：二车：：ｊ：：÷？：一：：并？：：：学少｜、………．．、‘。……’’…！’“’．，／＋，图４分体式结构连接器的外部密封：一种方案是采用焊接，但焊接温度不能超过外壳与烧结组件的焊接温度，否则会使其熔化而达不到密封。另一种是采用密封垫，为了防止安装固定时，由于密封垫受力不均匀而造成泄漏，在外壳的法兰处设计成凹槽，使密封垫压缩后包在凹槽中，用连接器与开关第十届学术会议论文集法兰端面限位。玻璃烧结扳插孔图５烧结组件２．４尾部端接形式尾部端接形式分为焊线式和直接出线式，焊线式见如图３、图４，出线式只是将插孔设计短些，导线焊好后，套上尾罩，再用灌封胶进行封装。３关键技术３．１插孔加工插孔的结构见图２。由于插孔的内孔直径只有０．５５ｒａｍ，所以对可伐合金要加工如此小的孔比较困难。解决的办法是：采用自动机加工，钻头用麻花钻，切削刃要锋利，后角要大一些，转速２０００转／分钟。３．２外壳与烧结组件焊接由于插孔必须镀金，又不能在烧结前电镀，否则烧结时镀’层会损坏，因而烧结组件烧结后进行整体镀金。金的焊接性能好，关键是外壳的材料如何选用。通常连接器的外壳材料选用铝合金，表面镀镍，但由于铝和镍的焊接性能均差，与烧结组件难以焊接。解决的办法是：外壳材料选用焊接性能好的铜合金，表面镀镍处理。考虑到外壳表面镀镍后又覆盖住了铜合金，不利于焊接，所以在焊接前将已经镀过镍的外壳，在焊接部位加工成坡口。加工坡口的目的，一是容纳焊料，二是去掉焊接性能差的镍层，露出焊接性能好的铜合金，见图６。３．３石墨模的加工图６焊接坡口不论是整体式，还是分体式，均要求插孔在外壳中的位置度和垂直度要高，这就要求在烧结时外壳或烧结板、插孔在石墨模的定位要精确，亦即石墨模的加工精度要高。石墨模采用数控铣床加工，并且在一次装夹中要将定位面、台、孔加工成形。对整体式烧结所用的下石墨模，以外壳的对插界面为基准，高度以其端面为基准，上石墨模以外壳灌封端的外形为基准，见图７。对分体式烧结所用的上、下石墨模，均以烧结板的外形为基准，见图８。巍艄夕多瑚酗叫瓯多钐夕‘图７整体式烧结的定位图８分体式烧结的定位３连接器与开关第十届学术会议论文集３．４烧结组件烧结组件中的插孔的焊杯有方向要求，如果在插孔加工时就将焊杯的扁面加工成型，在烧结时就要有定位其朝向的装置，给烧结带来不便，所以我们采取烧结前先不加工焊杯的扁面，等烧结后在用电火花切成。考虑到烧结组件与外壳需要焊接，烧结板设计有焊接坡口。４成本比较整体式结构与分体式结构的成本主要体现在外壳上，包括材料费、加工费、电镀费等。在这里就５ｌ芯整体式结构和分体式结构的气密型微矩形连接器从成本方面进行比较：外壳材料费：外壳选用铜合金只花费４元，用可伐合金就需要４０元。用可伐合金是铜合金的ｌＯ倍。外壳加工费：外壳通常用数控铣床（加工中心）加工。由于可伐合金太身就难加工，加上微矩形外壳小（所用铣刀最小直径只有２ｒａｍ），要求精度高，所以加工费成倍增加。用铜合金加工需要１５元，用可伐合金就需要１５０元。用可伐合金是铜合金的１０倍。外壳电镀费：镀镍需３元，镀金就需６０元。镀金是镀镍的２０倍。考虑到烧结时的废品，分体式结构相对整体式结构，成本可以降低３０％。５烧结新技术探索与分体式结构比较，假如能将插孔改成廉价、易加工的材料，且能找到一种与其膨胀系数相同的玻璃，以及低温封接工艺，还可以进一步降低成本。目前我们正在进行这方面的研究。６结束语通过不同密封结构的１．２７ｒａｍ间距气密型微矩形连接器的研制，一方面拓宽了用户的选择范围，特别是分体式结构连接器的成本大大降低，节省了整机的成本。另一方面为下一步开发１．２７ｒａｍ间距气密封滤波型微矩形连接器积累了经验。1.27mm间距的气密型微矩形连接器设计
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杨文博， 遇鸿雁， 赵爱华， 刘江涛陕西华达科技有限公司
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