液体金属应用的挑战~利用Garinstan的连接器开发~

大家知道叫做Garinstan的合金吗?

该合金由镓，铟和锡组成，熔点极低，金属为-19°C。也就是说，是在常温下是液体的金属。作为因其毒性而限制使用的水银的替代材料，除了用于体温计等之外，还在研究各种应用。

在IRISO，我们认为通过将 Galinstan 的特性应用到连接器技术中，我们可以创造出全新的产品。迄今为止，我们已经提出了各种概念，并正在继续研究以实现实际应用。这次我想向您介绍其中的一些人。

加林斯坦特征的可能性和挑战

当然，当你想到加林斯坦的应用时，最重要的是

• 在常温下是液体
• 比其他常温下液态金属毒性低

这一点。

低毒性关系到产品的安全性，与个体相比具有可以获得自由形状的优点。

连接器包含具有复杂形状的金属部件，以实现机构。

此外，从可加工性的角度来看，如果它是液体，也可以发现可以超过小型化的限制。

另一方面，由于它是液体，它会按原样流动，因此某种保持方法是一个问题。

关于保留的提示

• 蒸汽压力低，即使在高温下也不会蒸发
• 对于包括玻璃在内的许多材料，具有高润湿性和附着性

,您可以利用此功能进行商业化。

另一方面，作为连接器时的关注点，存在与以下个体金属的关系的担忧。

• 当它与其他固体金属接触时，它会渗入并变脆，金属的强度会降低
• 容易产生金属间化合物

为了将其作为连接器商业化，似乎有必要根据每个部分的要求分别使用金属是个体的部分和液体的部分。换句话说，将Garinstan与其他个体金属组合=以接触形式匹配是一个问题。

简而言之，以下可能性和挑战将得到澄清。

挑战 (1) ~薄膜型连接器的开发~

概念概述

在前一节提到的优点中，从小型化的观点来看，我们正在考虑在FPC上构建薄膜型连接器作为零高，低接触压力连接器并进行开发。

具体而言，通过将填充在VIA杯中的Garinstan保持在表面张力下，相对于用个体金属形成凸点的雄性侧膜，制造雌性侧膜，并实现像绷带一样的连接器连接这是我想做的事情。

在FPC上形成的薄膜型连接器

事前验证例子:粗砂锅的气化和与其他个体金属的相容性

以下是在开发之前进行的初步验证的示例。

下面是在铜板上进行各种电镀处理后，将玻璃钢附着在铜板上，然后在高温下放置

• 加林斯坦因气化引起的质量减少
• 对其他金属的侵蚀或产生的金属间合物

中描述的相应参数的值。

从这个结果中，我们消除了对加林斯坦蒸发的担忧，并确认了与特定金属连接的可能性。

注意事项、确认和结果

铜板的表面处理与加林斯坦反应的确认事例

原型:薄膜型连接器原型完成

我们重复上一节的验证，确信概念的可行性，并制作实际的原型。

下面的VIA杯形成在填充Garinstan的雌性侧膜上，并且凸起形成在雄性侧膜上。

我们尝试制作一对连接器，其中2个方形薄膜排列6×6 36ckt,上部结构作为接触点。

下面显示的一些图像是实际原型的配置图和照片。

薄膜连接器原型

经过测试，原型连接器可以装配到足以用作连接器的接触电阻值。

我们还在继续评估环境依赖性和可靠性。以下是一些例子。

薄膜连接器接触电阻的确认/初始值和环境影响的确认事例

目前，我们正在研究将成为更具体应用程序的并行目标。我们也在寻找可以一起考虑应用程序的合作伙伴，所以如果您有兴趣请联系我们。

挑战 (2) ~在高电流浮动连接器中的应用~

高电流和时间的可动弹簧发热:需要解决的问题

フローティングコネクタを主力製品としている当社では、そのバリエーションとして高電流対応の製品もリリースしています。代表的な製品としては、小型サイズながら15Aの大電流容量を確保した10122B/Sシリーズがあります。

10122系列

https://www.irisoele.com/jp/series/view/10122B/

https://www.irisoele.com/jp/series/view/10122S/

为了使大电流作为连接器流动，如何降低由电阻损失引起的焦耳热，即电流路径各部分的低电阻化是一个关键点。

在10122B/B系列中，通过使可动片分叉，在不妨碍浮动运动的情况下实现了低电阻化，而且是4点接点结构，提高了可靠性的高耐热 (125°C额定) 连接器。对于需要移动的板间连接的电源传输，它是一种极具吸引力的选择，并且已被许多客户采用。

我们的高电流浮动连接器10122B/S (15A)

本公司不满足于现状，正在研究应对更高电流。

另一方面，即使在具有这种精心设计的弹簧结构的10122B/S系列中，可动弹簧部分也是高电流通电时最大的发热热源。如果浮动连接器的特点是能够消除错位、提高装配性能并消除电路板上的应力，则活动部件的弹簧强度不能过大。

因此，不可避免地需要将弹簧部分挤压得更薄或更薄，或者绕过很长时间，并且电阻不可避免地变得更高。

目前，我们的目标是通过端子结构设计的各种独创性来平衡高电流支持和可动性，但与此同时，我们研究了是否有一种方法可以从完全不同的方法中获得突破。

支持高电流和移动性的可能性

用液态金属移动的端子的想法

对于这个问题，我认为继续研究的加林斯坦可以应用。

• 液体结构简单，无需弹簧即可自由移动:减少发热区
• 虽然固有电阻值 (6.27×10-7Ω·m) 较高，但可根据填充体积降低电阻:减少发热量

因此，我们以10122B/S端子为基础，将其切成2块，大胆采用可动弹簧，对用填充、密封了液体金属的接头部件重新连接的结构进行了探讨，并进行了实际试制和评价。

将活动弹簧改为液态金属的设想

确认原型的效果并进一步提高性能

作为样品制备和评估的结果，在转移10122个端子的第一个原型中，在高电流通电时产生的热量减少了近40%。

下一步是设计终结器结构，使液态金属终结器接头更有效。

作为初步模拟的结果，我们预计与当前产品相比，产生的热量减少65%。

通过液体金属应用减少大电流浮动连接器通电时的热发生量

到目前为止，我们已经证明了液态金属应用于高电流浮动连接器的巨大影响。从设计优化到生产流程构建和成本优化等实际商业化的道路将继续很长时间。我们将以对大家有所帮助为目标，继续进行进一步的开发。

IRISO工业接受液态金属其他应用范围的请求。我们也欢迎共同开发的建议。

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