ตัวเชื่อมต่อที่ปิดสนิทมีสามองค์ประกอบพื้นฐาน:
1. ตัวเชื่อมต่อ
2. ปักหมุด
3. ซีลฉนวน
การเลือกในพื้นที่เหล่านี้อาจมีผลกระทบอย่างมากต่อประสิทธิภาพของอุปกรณ์ ความน่าเชื่อถือ และต้นทุน การพิจารณาเลือกคอนเนคเตอร์แบบปิดผนึกเป็นอันดับแรกต้องพิจารณาภาพรวม: จะติดตั้งที่ไหน? การเลือกใช้วัสดุตัวเรือนขึ้นอยู่กับการใช้งาน แต่มีความสำคัญอย่างยิ่งในการสร้างความมั่นใจว่าตัวตัวเชื่อมต่อและวัสดุตัวเรือนเข้ากันได้ดี การพิจารณาด้านวัสดุรวมถึง:
การใช้งานในอากาศ ซึ่งอาจผลักดันการออกแบบบรรจุภัณฑ์ให้หันไปหาโลหะน้ำหนักเบา
· สภาพแวดล้อมการทำงานที่อุณหภูมิสูงจะจำกัดการเลือกให้เป็นโลหะที่ทนความร้อนได้ดี
· ระบุสภาพแวดล้อมที่กัดกร่อนที่ต้องการวัสดุที่ทนต่อการกัดกร่อน;
สภาพแวดล้อมการทำงานของอุปกรณ์และวิธีการเชื่อมต่อ (การเชื่อมด้วยเลเซอร์เทียบกับการบัดกรี) จะขับเคลื่อนการเลือกวัสดุโดยตรง สำหรับขั้วต่อแบบหลายพิน โดยทั่วไป HSG แนะนำให้ใช้การเชื่อมด้วยเลเซอร์ สำหรับขั้วต่อขาเดียว (ปกติคือ RF) การเชื่อมด้วยเลเซอร์หรือการบัดกรีเป็นวิธีการรวมทั่วไป
Hermetic Solutions Group ผลิตตัวเชื่อมต่อ DC แบบปิดผนึกในพื้นที่ต่อไปนี้:
· อลูมิเนียม
· เหล็กกล้าไร้สนิม
· โควาร์
· ไททาเนียม
นอกจากนี้เรายังมีความสามารถเฉพาะตัวในการใช้เทคโนโลยีการเชื่อมโลหะระเบิดเพื่อผลิตตัวเชื่อมโลหะสองส่วน ซึ่งปกติแล้วจะทำจากอลูมิเนียม/สแตนเลส หรือไทเทเนียม/สแตนเลส ตัวคอนเนคเตอร์เหล่านี้มีเม็ดมีดสแตนเลสที่เชื่อมเข้ากับส่วนสแตนเลสของตัวคอนเนคเตอร์ และส่วนที่เหลือของคอนเน็กเตอร์ทำหน้าที่เป็นการเปลี่ยนผ่านรอยเชื่อมด้วยเลเซอร์ (เหมือนโลหะเป็นโลหะ) ลงในตัวเรือนอะลูมิเนียมหรือไททาเนียม
ตัวเรือนตัวเชื่อมต่อแบบบัดกรีเหล่านี้เป็นวิธีที่เหมาะที่สุดในการสร้างตัวเชื่อมต่อ DC ประสิทธิภาพสูงที่จะพอดีกับตัวเรือนน้ำหนักเบา อย่างไรก็ตามประสิทธิภาพมาในราคา ดังที่กล่าวไว้ข้างต้น ตัวเชื่อมต่อ bimetal มักจะเพิ่ม 25 ถึง 50 เปอร์เซ็นต์ของต้นทุนทั้งหมด เมื่อเทียบกับตัวเลือกโมโนเมทัลที่เป็นของแข็ง ที่กล่าวว่าลูกค้าของเราได้รับการตรวจสอบความถูกต้องของการวิเคราะห์ต้นทุน/ผลประโยชน์ของแนวทางนี้ในการใช้งานที่มีน้ำหนักเบาและเชื่อถือได้สูงมาเป็นเวลาหลายทศวรรษ เรามีตัวเชื่อมต่อเหล่านี้หลายพันตัวที่ทำงานได้อย่างน่าเชื่อถือในแอปพลิเคชันที่สำคัญต่อภารกิจมากมายในปัจจุบัน ข้อดีอีกประการของวิธีนี้คือช่วยให้กระบวนการเปลี่ยนง่ายขึ้นอย่างมากเมื่อจำเป็นต้องถอดตัวเชื่อมต่อ
รูปแบบตัวเชื่อมต่อที่ปิดสนิท
Hermetic Solutions Group ผลิตตัวเชื่อมต่อแบบปิดผนึกในการกำหนดค่ามาตรฐาน/mil-spec และการออกแบบที่กำหนดเอง การผสมผสานวัสดุของตัวเครื่องที่กล่าวถึงก่อนหน้านี้มีให้สำหรับขั้วต่อ DC ทั้งหมดของเรา ตัวเชื่อมต่อที่ปิดสนิททั้งหมดที่กล่าวถึงด้านล่างได้รับการทดสอบอัตราการรั่ว<1x10-9 cc="" he="" @="" 1="" atm="" unless="" otherwise="" stated.="" available="" standard="" styles="">
• Sub-D
ตัวเชื่อมต่อ Sub-D หรือ D-Sub เป็นตัวเชื่อมต่อที่ใหญ่ที่สุด (และเก่าที่สุด) ของการออกแบบตัวเชื่อมต่อมาตรฐานใดๆ ที่เราทำ แม้ว่า Cannon จะเปิดตัวครั้งแรกในปี 1952 แต่การออกแบบยังคงใช้อยู่ในปัจจุบัน แต่เรามักจะเห็นสิ่งนี้ในการใช้งานรุ่นเก่ามากกว่าการออกแบบใหม่
• ไมโครดี
เหล่านี้เป็นตัวเชื่อมต่อ DC ทั่วไปที่ผลิตโดยแผนก PA&E ของเราในปัจจุบัน สิ่งเหล่านี้แสดงถึงการเคลื่อนไหวในช่วงต้นของการย่อขนาดรูปแบบตัวเชื่อมต่อ D-type ตัวเชื่อมต่อ Micro-D ของเราได้รับการออกแบบมาเพื่อให้ตรงตามหรือเกินกว่าข้อกำหนดของข้อกำหนด MIL-DTL-83513
• นาโนดีเอส
การออกแบบตัวเชื่อมต่อนี้ช่วยผลักดันแนวโน้มการย่อขนาดและกำลังได้รับความนิยม Nano-D เป็นดาวรุ่งพุ่งแรงในด้านการป้องกัน/การบินและอวกาศ ซึ่งเกณฑ์การประหยัดน้ำหนักและพื้นที่มีความสำคัญมากขึ้น เมื่อทำจากวัสดุที่เทียบเคียงได้และมีจำนวนพินเท่ากัน ขั้วต่อ Nano-D ทั่วไปจะมีน้ำหนักประมาณ 1/4 ของน้ำหนักของ Micro-D ที่เทียบเท่ากัน สถานการณ์จะคล้ายกันเมื่อเปรียบเทียบระยะพิทช์ลีดของ Nano-D (.025") กับระยะพิทช์ของ Micro-D (.050") ตัวเชื่อมต่อ Nano-D ของเราตรงตามหรือเกินกว่า MIL-DTL-32139
• 38999
การออกแบบตัวเชื่อมต่อแบบวงกลม 38999 มีขึ้นเมื่อ 20 ปีก่อนตัวเชื่อมต่อ Sub-D คอนเน็กเตอร์ที่เข้ากันได้กับ 38999 รุ่นปิดผนึกของเรายังคงใช้กันอย่างแพร่หลายในการใช้งานทางการทหารในปัจจุบัน ตัวเชื่อมต่อแบบอะลูมิเนียมทุกรุ่นนี้เป็นแบบผสมผสานที่มีน้ำหนักเบาและทองแดงเบริลเลียม (BeCu) อย่างไรก็ตาม การหมุนเวียนด้วยความร้อนสามารถลดประสิทธิภาพการซีลลงได้ถึงระดับ 1x10-5 โดยใช้วิธีนี้
• การกำหนดค่าแบบกำหนดเอง
Hermetic Solutions Group ยังผลิตตัวเชื่อมต่อ DC และ feedthroughs ให้กับการออกแบบของลูกค้า ที่นี่ท้องฟ้าเป็นขีดจำกัด (ภายในเหตุผล) สำหรับตัวเลือกการออกแบบ แต่การใช้ส่วนประกอบมาตรฐานจะช่วยประหยัดเวลาและค่าใช้จ่าย การปรับแต่งมักจะเพิ่มต้นทุนของตัวเชื่อมต่อมาตรฐานที่เทียบเท่ากันเป็นสองเท่า (ซึ่งจะแตกต่างกันอย่างมากตามปริมาณที่ซื้อ)
ให้ความร่วมมือ
ตัวเชื่อมต่อแบบปิดผนึกมาตรฐานมีการผสมพันธุ์แบบไม่ปิดผนึกแบบมาตรฐานและมีจำหน่ายในแผนก Cristek Interconnect ของเราอย่างกว้างขวาง ตัวเชื่อมต่อที่ปิดสนิทแบบกำหนดเองอาจต้องมีการสร้างตัวเชื่อมต่อการผสมพันธุ์แบบกำหนดเอง ซึ่งอาจเป็นตัวขับเคลื่อนต้นทุน หมายเหตุ
แอปพลิเคชัน
การประยุกต์ใช้เป็นตัวขับเคลื่อนหลักในการเลือกวัสดุตะกั่ว BeCu เป็นวัสดุพินทั่วไปสำหรับขั้วต่อ DC ทั่วไปสำหรับอากาศยาน วัสดุนี้ลดขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางที่จำเป็นลงมากกว่าครึ่งเมื่อเทียบกับหมุดที่ทำจาก Kovar BeCu ยังสามารถบรรทุกกระแสไฟฟ้าได้ประมาณ 3 เท่าเมื่อเทียบกับหมุด Kovar ขนาดใกล้เคียงกัน เราจะพูดถึงเรื่องนี้ด้านล่าง แต่การใช้หมุด BeCu ในตัวเชื่อมต่อแบบสุญญากาศนั้นต้องใช้เทคนิคการปิดผนึก/การหุ้มฉนวนที่เฉพาะเจาะจง การปิดผนึกด้วยแก้วไม่ใช่ตัวเลือกสำหรับสายวัด BeCu เนื่องจากซีลแก้วที่อุณหภูมิสูงกว่าวัสดุตะกั่วนี้สามารถจัดการได้ วัสดุตะกั่วทั่วไปอื่นๆ ได้แก่:
Kovar - มักใช้ในตัวเชื่อมต่อ DC และ RF ที่ปิดผนึกด้วยแก้ว
แพลตตินัม/อิริเดียม (Pt/Ir) - วัสดุตะกั่วทั่วไปสำหรับการปลูกถ่ายทางการแพทย์
Inconel - ใช้กันอย่างแพร่หลายในการใช้งานแรงดันสูงอุณหภูมิสูง (HPHT) (Inconel เป็นตัวขับเคลื่อนต้นทุน)
จำนวนพิน
ยิ่งจำนวนพินสูงเท่าใด ต้นทุนก็จะยิ่งสูงขึ้น แต่ไม่ใช่แค่ราคาของพินเพิ่มเติมเท่านั้น หมุดที่มากขึ้นหมายถึงต้องใช้แรงงานมากขึ้นในการประกอบและกลึงขั้วต่อ และส่งผลต่อต้นทุนตัวเชื่อมต่อโดยรวม
ตัวอย่างเช่น 37-พิน Micro-D อาจมีราคา 2.5 เท่าของไมโคร-D 9-พิน (สมมติว่าทั้งคู่ทำจากวัสดุเดียวกัน)
ขนาดพินอาจเป็นปัจจัยด้านต้นทุนได้เช่นกัน พินขนาดเล็กที่ใช้ในรูปแบบ Nano-D มักจะมีราคาแพงกว่าพิน Micro-D เนื่องจากต้องการข้อกำหนดด้านการผลิตและความคลาดเคลื่อนเพิ่มเติม
หมุดสายไฟ
ตัวเชื่อมต่อแบบสุญญากาศส่วนใหญ่สามารถรวมพินที่มีระนาบลวดเชื่อมโดยมีค่าใช้จ่ายเพิ่มเติมเพียงเล็กน้อย อย่างไรก็ตาม หมุดการกำหนดเส้นทางจะเพิ่มต้นทุนจำนวนมาก (~2x) เนื่องจากแรงงานและความซับซ้อน หากเราเดินสายไฟในระหว่างกระบวนการผลิต เราอาจเห็นระยะเวลารอคอยสินค้าโดยรวมที่สั้นลงและห่วงโซ่อุปทานที่ง่ายขึ้น ในบางกรณี จะกลายเป็นค่าใช้จ่ายที่จำเป็นเนื่องจากข้อจำกัดในการเข้าถึง ซึ่งต้องทำการเดินสายก่อนที่จะรวมเข้ากับแชสซี
ชุบ
การชุบเป็นอีกพื้นที่หนึ่งที่อาจไม่ได้นึกถึงทันทีเมื่อออกแบบขั้วต่อแบบผนึก แต่ส่งผลกระทบต่อต้นทุนโดยรวม
การชุบแบบคัดเลือกเป็นข้อพิจารณาหลักในสาขานี้ ซึ่งหมายถึงการกำจัดการชุบ (ผ่านการกำบังหรือกระบวนการรอง) เพื่อกำจัดการชุบในบางพื้นที่ การดำเนินการเหล่านี้ต้องใช้แรงงานมากขึ้น ดังนั้นจึงมีค่าใช้จ่ายเพิ่มเติม
วัสดุชุบก็เป็นข้อพิจารณาเช่นกัน วัสดุชุบบางชนิดล้าสมัยหรือถูกห้ามใช้ ตัวอย่างเช่น การเคลือบ SnPb และ Cd อาจเป็นเรื่องยากที่จะหาแหล่งที่มา เนื่องจาก RoHS และ REACH ไม่อนุญาตให้ใช้วัสดุเหล่านี้เนื่องจากความกังวลเรื่องความเป็นพิษ
การบัดกรีมักจะทำโดยการชุบด้วย Ni/Au แต่ Ag ก็สามารถทำได้เช่นกัน การสัมผัสกับออกซิเจน อุณหภูมิ ฯลฯ เป็นเวลานาน อาจลดจำนวนตัวเลือกการชุบที่ทำงานได้ การชุบนิกเกิลมักใช้เพื่อต้านทานการกัดกร่อน แต่ความสามารถในการเชื่อมนั้นไม่ดี ชิ้นส่วน
ที่ Hermetic Solutions Group เราใช้วัสดุแก้วและ Kryoflex® เพื่อผนึกหมุดเข้ากับตัวคอนเนคเตอร์ วิธีที่ดีที่สุดจะขึ้นอยู่กับการใช้งานเฉพาะ
แอปพลิเคชัน RF ใช้แก้วเกือบทั้งหมด ในขณะที่แอปพลิเคชัน DC สามารถใช้วัสดุใดก็ได้ ซีลแก้วมีค่าคงที่ไดอิเล็กตริก RF ที่ดี มีความยืดหยุ่นทางเคมี และโดยทั่วไปมีราคาไม่แพงในการประมวลผล ปัญหาหลักของการซีลแก้วคือการเลือกใช้วัสดุตะกั่วที่มีจำกัด โดยปกติแล้วจะเป็นเหล็ก/โลหะผสมนิกเกิล เช่น Kovar คอนเนคเตอร์ที่ปิดผนึกด้วยแก้วยังอ่อนไหวต่อการแตกร้าว/การขยายตัวของวงเดือน และต้องการการประมวลผลที่อุณหภูมิสูงมาก
Kryoflex ให้ความเป็นฉนวนที่ดี ป้องกันการแพร่กระจายของรอยแตก และสามารถปิดผนึกตัวเลือกวัสดุตะกั่วที่เข้ากันได้ (และโลหะผสมทองแดงที่เป็นสื่อกระแสไฟฟ้ามากขึ้น) ได้มากมาย เรายังเสนอการกำหนดค่าต่างๆ เพื่อรองรับอุณหภูมิและตัวเลือก/ชุดค่าผสมต่างๆ ของร่างกาย ซีล Kryoflex แม้ว่าโดยทั่วไปแล้วจะมีราคาแพงกว่าสำหรับเครื่องจักร แต่ให้ความน่าเชื่อถือในระยะยาวที่เชื่อถือได้มากกว่า
อย่างที่คุณเห็น มีข้อควรพิจารณาหลายประการเมื่อกำหนดค่าคอนเน็กเตอร์ปิดผนึกที่ถูกต้องสำหรับแอปพลิเคชันของคุณ ตัวแปรต่างๆ เหล่านี้ช่วยให้วิศวกรออกแบบมีความยืดหยุ่นอย่างมากเมื่อต้องสร้างสมดุลระหว่างความต้องการด้านประสิทธิภาพและต้นทุน
Hermetic Solutions Group ผลิตตัวเชื่อมต่อรูปแบบต่างๆ รวมถึงตัวเชื่อมต่อแบบปิดผนึกมาตรฐาน mil และการกำหนดค่าแบบกำหนดเอง เราหวังเป็นอย่างยิ่งว่าจะได้แบ่งปันประสบการณ์หลายทศวรรษในด้านมาตรฐานการผลิตและตัวเชื่อมต่อที่ปิดสนิทแบบกำหนดเอง
