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手机、笔电等消费电子连接器对尼龙的需求
消费电子是一个传统产业,产品主要包括手机、笔电、电脑及周边设备,近年来随着其他产业电子化、智能化发展,电子产品也逐步进入到汽车、智能家居、医疗等产业。


塑料材料作为加工行业最常应用的材料之一,在电子产业里主要应用于外壳、机构件、连接器、线材等零组件制造,具体可以分为以下几种:


高温尼龙、LCP、PES等高温工程塑料,可应用于SMT制程连接器或者其他精密零件;

PA66、PBT、m-PPO等普通工程塑料,可应用于低温制程连接器或者其他零件;

PC,PC/ABS,PP等通用塑料应用于外壳、结构件;

PVC,TPE,(TPS、TPV、TPO、TPU、TPEE、TPSiV)等软料可应用于线材包被和外模、SR包胶等。



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图 笔记本电脑上应用到的塑胶材料


那么,如果要应用在消费电子连接器上,塑材需要满足哪些要求呢?



消费电子连接器对塑料的性能要求




连接器是消费电子领域不可获取的零部件,随着5G技术加速落地,高频高速传输需要,以及消费电子产品轻薄短小的发展趋势,连接器也朝着智能化、小型化、高速化发展,因此也就对于材料提出了更高的要求。



1. 机械性能


Ø 足够强度、刚性(端子保持力);


Ø 良好的韧性(装配端子、摇摆测试、跌落冲击);


2. 热性能


Ø 耐无铅SMT焊接制程(塑料需要直接耐受高温)※


Ø 或者耐无铅波峰焊制程(塑料间接耐受高温)※



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图 电子连接器常用焊接制程


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图 SMT温度曲线以及常见失效模式


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图 常见尼龙材料的热变形温度



Ø 耐温湿循环、耐长期使用温度(RTI指标)


3. 电气性能


Ø 耐绝缘阻抗(耐电压测试,电子业大部份为弱电)

Ø 介电常数和损耗因子(高频产品需求低介电、低损耗)


Ø 环境测试后仍然符合电性能测试要求


4. 阻燃、环保


Ø UL94 V0;

Ø 符合环保法规,如RoHS法规;


Ø 符合无卤趋势;


5.物理、化学


Ø 耐化学(焊锡膏、盐雾测试等)

Ø 耐UV光(外观产品或者户外产品要求)

Ø 低吸水率(MSL——湿度敏感等级)※


Ø 尺寸稳定,热膨胀系数匹配



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图 MSL验证及其试验条件



一般情况下,LCP材料可以达到level 1,一些长链尼龙如PA9T、PA10T可以达到level 1,大部分高温尼龙为level 2,而PA46由于吸水率较高,MSL等级相对靠下。


6. 外观、染色


Ø 良好的染色性能,符合客制化需求;


Ø SMT高温下的颜色稳定


7.加工性



Ø 加工窗口宽、低模垢、低腐蚀
Ø 部份产品要求高平面度(低翘曲特性)
Ø 高流动性(未来产品轻薄短小)




尼龙在电子连接器中的应用




尼龙材料是产量最大、规格最多、用途最广的五大工程塑料之一,具有优异的加工性能,突出的耐腐蚀、高韧性、高强度、耐热性等优点,通过增强、阻燃、增韧等改性后,可以显著提高其耐热性、模量尺寸稳定性及阻燃性,使其可以广泛应用于汽车、电子电气、消费品等行业。

而在电子连接器上,尼龙主要有以下应用:


1. 尼龙用于低温制程I/O类连接器



性能要求:


  • 耐波峰焊

  • 较高的机械强度(耐插拔)

  • 良好的染色性能(外观)

  • 电绝缘性能

  • 高CTI指数(部份大电流产品)

  • 良好的性价比☆


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除了尼龙材料外,PBT材料也可以用于在低温制程I/O类连接器中。那么,两种材料在此应用中有哪些区别呢?可以看下两种材料的性能比较。


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2. 尼龙用于低温制程主板连接器


性能要求:

  • 耐波峰焊

  • 强度和韧性好

  • 良好的染色性能

  • 流动性改良,适合长形、多pin产品☆

  • 需要改良尺寸稳定性

  • 良好的性价比☆


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3. 尼龙用于高温制程I/O类连接器



目前主要是typc接口,以及笔电上的部分接口。


性能要求:

  • 耐SMT焊锡热

  • 较高的机械强度(耐插拔)

  • 良好的染色性能以及高温下抗变色性能(外观)

  • 电绝缘性能

  • 高CTI指数(部份大电流产品)

  • 流动性改良,用于薄壁连接器(如type C)

  • 低吸水率(MSL等级高)





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4. 尼龙用于高温制程主板连接器


性能要求:

  • 耐SMT焊锡热

  • 强度和韧性好

  • 良好的染色性能以及高温下抗变色性能

  • 流动性改良,适合长形、多pin产品☆

  • 需要改良尺寸稳定性☆

  • 低吸水率(MSL等级高)


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在电子连接器中用于SMT制程加工的材料,除了高温尼龙外,还可以用LCP材料。下面来看下两种材料的性能对比。

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5. 尼龙用于其他类别产品



性能要求:


  • 韧性好,适合卡扣类型产品,设备内部电源线接头,不需要焊接制程

  • 良好的电气性能

  • 耐化学性





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电子连接器发展趋势及其对尼龙材料的要求




未来连接器将朝着小型化、高速化、智能化、高质量的方向发展,因此,对于材料提出了更高的要求:


1. 高流动



主要由于产品高度、宽度和壁厚变小,需要材料流动性改善的同时,需要保证强度和韧性,一些高流动牌号的尼龙材料流动性甚至需要接近LCP。


2. 适应高温制程



主板类产品逐步趋向高温制程,波峰焊制程逐步会被SMT制程替代,以提升生产效率。这一发展趋势将带动高温尼龙及LCP材料的需求增长。


3. 高频



高频传输连接器需要对材料介电性能进行改善。


4. 低碳



生物基塑料(如PA10T用蓖麻油制造,减少石油消耗)及回收材料---PCR(post customer cycle)符合低碳环保。

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