Электри́ческий соедини́тель (разъём) — электротехническое устройство, предназначенное для механического соединения и разъединения электрических цепей. Обычно состоит из двух или более частей: вилки (той части, из которой выступают штыри (штыревые контакты ) и соответствующей ей розетки (той части, в которой находятся углубления для штырей (гнездовые контакты ). Штепсельная розетка — соединитель, присоединенный к аппарату или к конструктивному элементу, или к подобному. Контактные элементы штепсельной розетки могут быть гнездовыми контактами, штыревыми контактами или и теми, и другими. Штепсельная вилка — соединитель, присоединённый к кабелю. Гнездо — источник электропитания; вилка — потребитель: в разомкнутом состоянии на вилке соединения не должно быть напряжения. В профессиональной деятельности и в быту часто говорят « разъём », « штекер » (от нем. Stecker «вилка»). Иногда вилку и розетку называют соответственно словами « папа » и « мама » (англ. «male» и « female » соответственно), особенно если обе части соединителя не закреплены на монтажной поверхности. Значительное распространение имеют разъёмы, в которых отсутствуют контактные штыри и, соответственно, обхватывающие их контакты. Вместо штырей используются контактные площадки, которые выглядят равнозначно с обеих сторон разъёма (например, у разъёма USB)
Материалы для изготовления слаботочных контактов. Латунные и бронзовые контакты в процессе эксплуатации довольно быстро покрываются изолирующими пористыми пленками окислов, прорастающими вглубь сплава, а также сульфидными (сернистыми) пленками, возникающими вследствие химического реагирования материала контакта-детали с серой, всегда присутствующей в атмосфере. Появление плохо проводящих электрический ток пленок ведет к значительному возрастанию переходного сопротивления в месте контактирования контактов-деталей. Поэтому контакты из латуни и бронзы в чистом виде малопригодны для соединения и коммутации цепей, в которых протекают небольшие токи (менее 0,5 А) при малых напряжениях ( 8-25 В) на разомкнутых контактах. Электрические контакты, предназначенные для коммутации малых токов (коммутируемый ток около 10 -8 - 10 -6 А) называют "сухими" контактами. Для снижения переходного сопротивления латунные и бронзовые контакты-детали покрывают тонким слоем специального контактного металла с высокой температурой плавления, устойчивого к влиянию окисления. Слой защитного металлического покрытия наносится на поверхность контакта-детали обычно путем электрохимического осаждения. Толщина покрытия составляет 1...10 мкм. Для улучшения адгезии ( прилипания) на поверхность латунного контакта предварительно электрохимическим способом наносится слой чистой меди толщиной 1...2 мкм. Механические свойства (например, износостойкость) электролитических покрытий гораздо выше, чем объемных материалов.
В приборных разъемах для покрытий обычно используются золото, серебро, палладий, сплав серебро-палладий. Серебро. Наиболее широкое применение получили контактные покрытия из серебра ( Ag ). Недостатком серебра является склонность к образованию темных пленок сульфида Ag 2 S в результате взаимодействия с влажным сероводородом. Добавление палладия в количестве 20% (сплав СрПд-20) повышает коррозионную стойкость серебра. Золото ( Au ) применяют для покрытий при очень высоких требованиях к надежности электрического контакта. Для увеличения твердости и износостойкости золотого покрытия применяются сплавы системы золото-серебро, например ЗлСр600-400 (60% Au, 40% Ag ), а также сплавы системы золото-никель ЗлН95-5 (95% Au, 5% Ni ). Применяется также золотое покрытие с зернами графита, что не только повышает износостойкость покрытия, но и снижает коэффициент трения при соединении или разъединении контактов-деталей разъема. Палладий ( Pd ) не относится к благородным металлам, но обладает хорошими электрическими свойствами и в 4...5 раз дешевле, чем золото. Недостатком палладиевого покрытия является склонность к образованию на его поверхности изолирующих органических пленок при взаимодействии с органическими соединениями.
Проводниковые материалы для сильноточных контактов. В контактных устройствах, предназначенных для сильноточных цепей, в которых протекают токи более 0,5 А (при напряжении на разомкнутых контактах более 25 В), контакты-детали используются преимущественно из композиционных материалов, получаемых методами порошковой металлургии. Компози ционный материал состоит из компонентов, представляющих собой гетеро-генную структуру, состоящую из смеси двух или более фаз (металлов или хими-ческих соединений), причем одна фаза обладает значительно большей тугоплав -костью, чем другая. В настоящее время наиболее широко используются две разновидности электроконтактных композиций. К композициям на основе серебра относятся такие, как Ag-CdO (обладают свойством к самогашению возникающей электрической дуги при размыкании контактов-деталей), Ag-Ni, Ag -графит, Ag - Ni -графит, Ag -W, Ag-CuO (для тропических условий). Композициями на основе меди являются Cu-Cd, Cu -W, Cu -графит.
Припои, флюсы, контактолы. Применяются для создания механически прочного, герметичного шва или постоянного электрического контакта с малым переходным сопротивлением. Припои. При пайке нагреваются до температуры плавления, в зависимости от которой их принято делить на две группы - мягкие и твердые. К мягким припоям относятся припои с температурой плавления до 300 ° С, а к твердым - выше 300 °С. Мягкие припои в основном являются оловянно-свинцовыми. Если в припое содержится 1 – 5 % сурьмы, то они называются сурьмянистыми. Наиболее распространенными из мягких припоев являются: ПОС-61, в котором 61 % Sn, остальные % - свинец (температура кристаллизации 190 ° С, удельное сопротивление ρ = 139 мкОм м); ПОССу-61-0,5 - оловянно-свинцовый, малосурьмянистый, содержащий 61 % Sn, 5 % сурьмы, остальные % - свинец (температура кристаллизации 189 ° С. удельное сопротивление ρ = 0,140 мкОм м ); ПОСК-5О-18 - припой, содержащий 50 % Sn, 18 % кадмия, остальные % - свинец (температура кристаллизации 145 °С, удельное сопротивление ρ = 0,133 мкОм м). Эти припои применяют для лужения и пайки монтажных проводов (диаметром 0,05 -0,08 мм), спиральных пружинок в электроизмерительных приборах, резисторов, конденсаторов, печатных схем и при производстве п/проводниковых приборов, для лужения и пайки микросхем и других элементов, чувствительных к перегреву.
Стандартными твердыми припоями являются медно-цинковые и серебряные. Наиболее распространенными из них являются следующие: ПМЦ-36 - припой медно-цинковый, содержащий 36 % Сu, остальные % - цинк (температура кристаллизации 950 ° С, используется для пайки латуни с содержанием меди до 64%); ПСР- 25 и до ПСР-70 - серебряные припои, содержащие от 25 до 70 % Аg, меди - от 40 до 26 %, цинка - от 35 до 4 % ( температура их кристаллизации около 600 - 750 °С ). Для пайки алюминия применяют специальные припои. Из них наиболее распространены П425А ( температура плавления 415 - 425 0С), в составе которого 19 - 21 % Al, 14 – 16 % Сu, 64 – 66 % Zn ; ПСИЛО ( силумин), состоящий из 90 – 87 % А l + 10 – 13 % Si ( температура плавления 577 ° С ); АВИА-1 - сплав. в котором содержится 55 % Sn, 20 % Сd, 22 % Zn, ( температура плавления 200 ° С ). Иногда в качестве припоев используют чистые металлы. Например, кадмий применяют для пайки и лужения никеля, чистое олово для лужения и пайки меди и ее сплавов, низкоуглеродистой стали и платины, а чистая медь - для пайки низкоуглеродистой стали и никеля.
Флюсы. В к ачестве флюсов используется очень большое количество материалов. Назначение флюсов - удалять загрязнение и оксиды с поверхности спаиваемых металлов, уменьшать поверхностное натяжение расплавленного припоя, защищать поверхность металла и припоя в процессе пайки от окисления. Флюсы подразделяются на несколько групп по различным признакам. Флюсы, применяемые при пайке мягкими припоями, имеют в составе в основном активные неорганические вещества. Активные флюсы - к ним относятся: канифоль (24 %), хлористый цинк (4 %), этиловый спирт(72 %) – для пайки черных, цветных и драгметаллов ( остатки флюса необходимо удалять растворителем ); канифоль (16 %), хлористый цинк (4 %), вазелин технический (80 %), - при пайке черных и цветных металлов (шов прочный, но требует очень тщательной промывки) для изделий простой конфигурации; хлористый цинк (1.4 %), глицерин (3 %), спирт этиловый (4 %), вода дистиллированная (91,6 %) - при пайке платины, ее сплавов и никеля, с последующей тщательной промывкой в воде; флюс для пайки алюминия и его сплавов (хлористый барий – 4 %. хлористый калий – 29 %, хлористый натрий – 19 %. фтористый кальций – 4 % ) -пайка припоями марки АВИА-1 и АВИА-2.
При пайке твердыми припоями используют обычно несколько марок флюсов. Наиболее популярные из них: Ф70А (температура плавления 370 °С ) предназначен для пайки алюминия, его сплавов, как между собой, так и с другими металлами ( хлористый калий – 33…37 %. хлористый литий – 40…41 %. борофтористоводородный калий – 2…29 %); Ф8ООСт ( температура плавления 800 °С ) предназначен для пайки нержавеющих сталей, жаропрочных сплавов латунью и другими твердыми припоями ( температура плавления 850 - 1100 °С ). Такой же высокотемпературный припой представляет собой бура ( тетраборнокислый натрий 100 %). Флюсы могут быть твердыми веществами (соли, оксиды, кислоты), пастами и растворами солей и кислот. Очень часто флюсы изготавливаются на местах, поэтому и марки идут не по стандартам. В марках флюсов буквы означают: Ф - флюс, К - канифоль, Сп - спирт, П - гюлиэфирная смола, У -уксусная кислота, М - муравьиная кислота, Х - хлористые соли и т.д.
Контактолами ( или электропроводящими клеями) называются пастообразные композиции из различных синтетических смол, используемые в качестве токопроводящих клеев и покрытий. При повреждении дорожки на печатной плате зачастую создаются трудности по ее восстановлению. Если, к примеру, произошел обрыв дорожки, выполненной из пленки в виде алюминиевого напыления, то пайка вообще не представляется возможной. Справиться с этой проблемой лучше всего поможет специальный токопроводящий клей, который предназначен для выполнения токопроводящих коммуникаций на диэлектриках. Токопроводящим наполнителем являются мелкодисперсные горошки металлов или графита для регулирования вязкости используют растворители. Полимерные связующие определяют низкую плотность, высокую прочность и эластичность, а также хорошие адгезионные свойства электропроводящих композиций. Электрические свойства определяются свойствами дисперсного наполнителя - его электропроводностью, концентрацией, формой и размером частиц. В настоящее время известно более 50 типов контактолов. Наиболее высокой проводимостью и стабильностью свойств обладают контактолы с содержанием серебра. Их используют для склеивания поверхностей серебра, меди, стекла, керамики. Если серебро предварительно обработано растворами жирных кислот, то такой клей используется для монтажа элементов радиоэлектроники, таких как ниточные резисторы, фоторезисторы и другие элементы.
Некоторые виды клея, имеющие высокую термостойкость и большой срок службы, используются в производстве керамических конденсаторов и для монтажа интегральных схем. А контактол К-20 обладает максимальной для подобных материалов электропроводностью ( ρ = 0,5 мкОм м ). Токопроводящий клей должен обладать повышенной электрической проводимостью, которая обеспечивается мелкими металлическими частицами, содержащимися в составе клея. Для этого изготовители обычно применяют различные токопроводящие порошки, в том числе никелевый, серебряный, палладиевый, графитовый и даже золотой. Такие порошки имеют высокую электропроводность. Величина удельного сопротивления клея должна быть наименьшей. Токопроводящий клей должен исполнять свою главную задачу и надежно соединять склеиваемые поверхности. Прочность и эластичность клеящего состава обеспечивают полимерные связующие элементы. Состав клея не должен быть очень жидким, так как его вязкость предохраняет возникновение повреждений радиодеталей при работе с ними. Например, могут пострадать микросхемы и другие электронные компоненты путем заливания их клеем из-за его жидкой консистенции. Повышенная концентрация электропроводящего порошка отрицательно влияет на клеящую способность и прочность клея. Чем больше в нем содержания порошка, тем клеящая способность, а также прочность соединения ниже.
Токопроводящие клеи Контактол Наиболее популярной маркой токопроводящего клея является Контактол. Это инновационная марка клея немецкого концерна Келлер, который специализируется на производстве токопроводящих и теплопроводящих составов клея по рецептам, на которые имеются соответствующие патенты. Эта марка клея служит для установки электронных элементов, микросхем, устранения повреждений контактов, восстановления дорожек монтажных плат. Высокая электропроводность такого клея делает его незаменимым, когда нельзя применять паяльник. Клей Контактол в свою очередь разделяется на три марки. Контактол на серебре Это вязко-текучая композиция, проводящая электрический ток, в виде одного компонента, служит для выполнения электропроводящих дорожек на основаниях, выполненных из диэлектрического материала (стекло, текстолит, гетинакс и т.д.). Связующим элементом клея является синтетическая модифицированная смола. Токопроводящим наполнителем является порошок мелкой фракции из серебра. Такой клей обладает термической стойкостью, влагостойкостью и хорошей способностью к покрытию. Объемное удельное сопротивление затвердевшего клея равно 0,01 Ом на см. Клей производится в маленьких колбах весом 2 грамма.
Контактол Радио Это клей, готовый к применению, состоящий из одного компонента, предназначенного для формирования проводящих дорожек на диэлектрических материалах при изготовлении радиотехнических узлов. Связующей базой клея является также модифицированная смола. Свойства проводимости тока придает графитный порошок. Производится в миниатюрных пластмассовых колбах. Маркер Контактол Клей включает в себя поливинилхлоридную смолу в качестве связующего вещества. Материалом токопроводящего порошка является серебро. Корпус тюбика клея выполнен в виде маркера, откуда и появилось соответствующее название клея. Он служит для нанесения токопроводящих дорожек на платы, их соединения, выполнения перемычек и других работ. Оригинальная форма выпуска клея значительно упрощает процесс нанесения клея. Для применения клея необходимо встряхнуть тюбик несколько раз для равномерного распределения токопроводящего наполнителя. После этого клей легко наносится на поверхность. Нанесенный клей быстро схватывается, и полностью затвердевает спустя 5-10 часов. Время затвердевания зависит от толщины нанесения. Для быстрой сушки можно использовать фен.
