也谈IDC-绝缘位移连接器压接技术

提起IDC-绝缘位移压接技术各位连友可能并不陌生,作为连接器舞台上已经存在了几十年的“老司机”(有资料显示为1975年诞生,但有待考证),它一直以来都被认为是最有创新力的连接器技术之一。这种技术的优势就是线束厂加工及现场安装比较便利,产品一致性高,对操作人员的专业要求度不高,生产效率高等特点。设想对比现场用拧螺丝的方式紧固导线或焊接等其他方式,IDC无疑是技术层面和使用便利性上的一大进步。我们今天再来回顾一下它的魅力。
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一般情况下,IDC技术是用在电子而非电气领域的,意思是说IDC技术一般使用在相对较小的承载电流情况下。我们平时可以看到有很多此项技术的运用,如电话线盒、电脑硬盘的扁平线缆和电机定子等等。笔者从隆宝(Lumberg)、AVX、到泰连(科)电子等公司的产品线中看到,目前能端接的导线线径范围是10AWG~36AWG(AWG为美国线规标准), 也就是这项技术最细可以接0.13mm左右的电线(含漆包线,参考泰连型号1601120-X)。
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目前有两种IDC技术,即“等间隙IDC" 和”零间隙IDC" 。等间隙IDC端接过程是:一根不做预剥线处理的导线被压到导体的两个刀壁中间,导线先接触端子倒角然后随着导线被压入两刀壁中,绝缘皮两侧被切开并向下(导线下端)和向上(导线上端)位移堆积,这就是传统的绝缘位移技术的由来。但大家注意这个时候的绝缘皮横截面方向是没有断裂的,只是向两面堆积并挤压导体保持住一定的形态,这时被切开的导体两侧露出的导体与两个刀壁紧紧贴合,刀壁对导体产生正向压力,从此完成电气连接。
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但是传统的"等间隙IDC"技术也是有弊端的:
1.在大多数情况下,端子工作是正常的,但是遇到线径较细的情况时,两侧刀壁必须要有相当的刚性才能产生足够的正向压力以保持良好的电接触性能,这样对端子材料就提出了要求,即加厚材料或选用刚性更好的材料。(下图就是选用加厚材料处理)
加厚材料法.png

2. 无法适应更多线径变化要求, 很难一个端子可以压接多个线径导线。这样就需要增加各种间隙的端子以适应不同线径要求。造成型号繁多,工具繁多,压接成本上升;使用者还容易混料,造成不必要的损失。

3. 如导线发生挠曲和热循环,都会使导体的有效宽度变得较小, 等间隙 IDC比较难以使用这种“柔性形变“。

另一种是“零间隙IDC", 此技术可以适合不同线规的导线被端接的情况,不同线径可以压入端子刀壁的不同深浅程度。例如图中较粗的导线要比细的导线深。
零间隙IDC.png

为了对比两种IDC技术在导线形变,刀壁间隙形变和正向压力变化的关系,我们看一下如下的图表。
正压力和位移图.png

图中:1代表中型尺寸导线曲线;2代表“等间隙IDC"曲线;3代表细导线曲线;4代表粗导线曲线;5代表使用粗导线时"零间隙IDC”刀壁的曲线;6代表一般导线变形范围;7代表使用细导线时“零间隙IDC”刀壁的曲线。

数据说明:
1.导线的力-变形曲线和IDC力-位移曲线相交处是导线与IDC刀壁之间的力平衡点;
2.导线的力-变形曲线各加粗部分表示导线变形最适当的范围;
3.一般情况下,实心导线直径减少在20%~40%较适宜;
4.变形较小的导线更容易松动和腐蚀,变形较大的导线更容易断裂;
5.两种IDC技术对线径变化后的刀壁正向压力不同,“等间隙IDC"明显变化偏大,不稳定。

此外,"零间隙IDC"技术,也进行了气密性、振动、热冲击和电流循环等4项关键性测试,然后测量经过这些测试后的端子低电平电路电阻。测试结果比较满意,电阻变化都在5毫欧以下,我们认为是稳定的。

但是,"零间隙IDC”技术也有瑕疵,比如如何控制不同线径导线的压入深度,以及受热及振动导致导线向刀壁宽松处松脱的问题等等。技术就是这样,永远有两面性。我们要做的就是扬长避短,取精华去糟粕。
 
【参考资料:张占峰,采用零间隙绝缘位移端接;凯尔莫尔,电接触及材料;泰科电子公布资料等】

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