5G通讯连接器对铜合金材料的挑战

来源：联扬电子材料9月3日

5G通讯连接器对铜合金材料的挑战

5G通讯高速率、大带宽、低延时、超大规模

各式各样的移动及固定终端设备、密集遍布5G网络的设备、云计算中心在更大的带宽内以更强的适应性更快的速度运行，现有网络架构将持续演进，从而激发高速、大容量、低时延的5G网络的全部潜力，实现更快速度、更大容量和带宽的通讯模式，将赋能万物互连的未来。

厚度偏差程度决定材料的一系列性能：

l内应力残留程度：铸锭或板坯因厚度偏差过大经过轧制所导致的材料内应力残留不易在后续的退火、矫直及研磨等工序完全的去除，在后续的冲压或蚀刻后材料受内应力残留导致的翘曲变形程度剧烈，对越薄的材料影响程度越高，越明显。内应力残留更是材料晶间腐蚀的直接原因。

l降低耐疲劳强度：厚度偏差越大，应力集中程度增加，材料受蠕变影响越大，耐疲劳强度越差，直接降低连接器的性能及寿命，是连接器可靠度最大的影响因素。

l影响材料电气功能：厚度偏差导致端子的截面积不稳定直接影响导体的阻抗，载流能力、压降、电流密度及温升。偏差越大，连接器的导通的稳定性越低。

l影响冲压等加工性能:材料厚薄偏差越大内应力越不均，导致冲压或机床加工时刀具模仁受力不均，容易受损，模具寿命越短。内应力不均则折弯成型性降低，加工后的端子外形稳定性不佳，影响装配效率及成品精度与使用功能。

实现更微型 更高可靠度的高频高导连接器

5G通讯时代高频高速讯号传输及相应的高功率终端设备引导高频及高导电连接器的更新换代，在高频高导，更微型化及更高的可靠度要求下，除了对传输导体材料的铜合金性能提出更高的要求。例如高速背板连接器，端子除了满足整体强度如机械性能，插拔力等基本性能外，更重要的功能是在排除串扰风险保持讯号的完整下提升“传输速率”与“接口密度”这就对低厚度偏差低内应力精细表面的材料的考验了。

在现代精密铜板带的生产制程中除了熔铸工序影响铜带品质，厚度偏差的管控对精密铜带来说更是重要。厚度偏差程度是铜带一系列性能的基础，不仅直接影响抗拉强度延伸率等机械性能，更是晶粒组织均匀与否，表面品质等的根源，也是插拔力、保持力、耐疲劳强度甚至抗腐蚀性能等与服役时间(连接器寿命)、精密度维持、长期可靠度等性能的根源，尤其更薄更微细的5G连接器，因此改善铜带的厚度偏差意义重大。

大规模增量及周边连接器：

l5G手机及各种家用商用产业用设备及汽车等终端

l5G基站及各种网络设备

l云计算及储存中心

l期望在这样的改善过程能为产业带来更优良更可靠的产品

l为更多国内的铜加工合作伙伴带来更大的技术提升品质提升

l目前已有多种合金牌号正在与客户进行测试验证以进行推广

影响厚度偏差的主要工序
熔铸的结晶器	结晶器的品质优劣，操作维护技术与管理，人员的熟练度	熔铸结晶是影响板坯厚度偏差的第一道工序，也是最重要的工序，与结晶的均匀度决定了该批产品的品质水平、成品比例、厚度偏差及一系列的性能优劣。
板坯的铣面	铣面机及刀具的精良程度，操作维护技术与管理，加工速度	铣面工序承续熔铸工序进行铣面加工，去除柱状晶层及氧化层，铸造的厚度偏差及表面缺陷问题能在铣面工序中消除大半，所以铣面工序是板坯的厚度偏差及表面粗糙度控制在整个生产流程中最重要的工序，正常铣面后材料的纵向厚度公差在0.10mm以内，横向公差在0.02mm以内
粗轧精轧工序	轧机的精良程度，轧辊的刚性，润滑的匹配	轧机的精度及轧制力，轧辊的刚性，运行的稳定性是厚度偏差的最后决定性的因素

板厚偏差精度对弹簧特性的影响

我们可以近似的把端子(弹簧片)看作一端固定的矩形梁，从另一自由端施加压力F，端子产生位移f(形变），这种模型可以用下面式子计算:

l在同样压力下，弹簧片的位移与弹性模量和弹簧厚度的3次方成反比关系．弹性模量增大， 位移减小。反过来说，在同等的位移量下，弹簧能承受的压力与弹性模量和弹簧厚度的3次方成正比关系。

l从公式直接反映，初始金属板材的厚度偏差对弹性作用成3次方的影响．更小的厚度偏差对弹簧的可靠性具有重要意义。

l悬臂梁一端固定，自由端加压的情况 中，在弹性极限内固定点产生最大的弯曲应力或最大的弯曲程度，可以由下列公式计算：

l工程师可靠性设计等级，一般弹片的最大弯曲应力小于1/2的降服强度以平衡正向力与应力松弛(端子寿命）通常会考虑到弹片服役的应力松弛或包辛格效应等材料塑性变形因素及产品的。

l上述例子显示厚度0.15mm其厚度公差0.016mm，但制成的弹片压力(正向力)差距接近28%，更薄的材料其差异比例将会更高影响更大。

l弹片压力(正向力Normalforce）直接影响连接器的接触阻抗、插拔力等性能，稳定的弹片压力是稳定的连接器品质的基础。

l厚度偏差越大直接导致材料存在较大的内应力均匀度，这种厚度偏差带来的内应力是材料应力松弛降低接触维持力的主因，不易在后续的加工去除或减缓相反更容易形成新的应力集中，降低连接器性能及寿命，是影响连接器的可靠性最大成因，在5G高频高性能连接器的应用中更显重要。

责任编辑：xj

原文标题：低厚度偏差-细晶结构-高细表面 铜合金板带

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