1、連接器基礎(chǔ)知識(shí)介紹

連接器的英文定義是connector，國(guó)內(nèi)也稱之為接插件。連接器是通過(guò)機(jī)械動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)電子電路的連通，斷開(kāi)或轉(zhuǎn)換的機(jī)電元件，是電子設(shè)備中不可缺少的電子原件。連接器在電子行業(yè)屬于無(wú)源電子產(chǎn)品，但其卻是有源電子產(chǎn)品正常工作的前提條件，連接器連接兩個(gè)或多個(gè)有源電子元器件，在其中間傳輸信號(hào)或者電流，而在光通信發(fā)展純熟的今天，連接器的應(yīng)用領(lǐng)域也隨之拓展，不僅僅是電信號(hào)，同時(shí)也包括光信號(hào)。

在連接器沒(méi)有發(fā)明之前，電子行業(yè)中盛行的電路連接方法是使用焊接技術(shù)，直接將需要導(dǎo)通的有源連接器之間直接或者間接的通過(guò)電線焊接在一起，這種連接的方法雖然也能夠?qū)崿F(xiàn)電路的導(dǎo)通，但是卻存在諸多的問(wèn)題，連接器的產(chǎn)生正好解決了這些問(wèn)題。傳統(tǒng)的焊接方法效率低下，在連接集群數(shù)量不斷增加的今天，簡(jiǎn)單的焊接己經(jīng)無(wú)法滿足多管腳電路的連接，而連接器的產(chǎn)生以及其特性決定了其可以通過(guò)自動(dòng)壓接的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)電路連接，不但提高自身生產(chǎn)能力，也提高了用戶在使用時(shí)的組裝能力，通過(guò)使用不同管腳數(shù)量的連接器可以在瞬間完成多達(dá)上百組通路的電路和信號(hào)連接。焊接電路方式的一個(gè)致命的弱點(diǎn)是，當(dāng)電路一旦焊接完成，在整個(gè)電器產(chǎn)品的生命周期內(nèi)很難進(jìn)行維修，當(dāng)電路發(fā)生問(wèn)題的時(shí)候，必須進(jìn)行解焊操作，而這個(gè)操作在有些情況下對(duì)電路存在不可逆的破壞性，同時(shí)這種解焊操作比相反的焊接操作更加的費(fèi)時(shí)費(fèi)力，大大提高了產(chǎn)品維護(hù)的成本并降低了產(chǎn)品的生命周期，而使用連接器進(jìn)行電路連接就完美的避免了這種缺陷。連接器在設(shè)計(jì)的時(shí)候就設(shè)定了耐久性指標(biāo)，其中就包括反復(fù)插拔的次數(shù)，這可以保證理論上在最終成品電器的整個(gè)壽命周期內(nèi)可以多次反復(fù)的根據(jù)需要對(duì)電路進(jìn)行導(dǎo)通與斷開(kāi)，為方便電器維修提供了保障。現(xiàn)階段的電子產(chǎn)品發(fā)展迅速，尤其是汽車和消費(fèi)電子產(chǎn)品領(lǐng)域，產(chǎn)品的更新?lián)Q代發(fā)展迅速，這種更新?lián)Q代在為消費(fèi)者提供了應(yīng)接不暇的電子產(chǎn)品體驗(yàn)的同時(shí)也對(duì)電子產(chǎn)品生產(chǎn)廠家的可擴(kuò)展設(shè)計(jì)提出了更高的要求，在整個(gè)最終產(chǎn)品的生命周期內(nèi)，對(duì)某些發(fā)展迅速的電子元器件，比如存儲(chǔ)芯片等需要不斷的進(jìn)行更新，而如果采用焊接方法，這種可擴(kuò)展的需求將無(wú)法實(shí)現(xiàn)，此時(shí)就必須通過(guò)連接器作為一個(gè)媒介來(lái)在需要擴(kuò)展的元器件和母體之間建立一種間接的而不是直接的聯(lián)系，當(dāng)需要更換更加先進(jìn)的一代產(chǎn)品的時(shí)候，只需要將原來(lái)的產(chǎn)品與連接器分離后再將新的元器件重新插入導(dǎo)通即可實(shí)現(xiàn)。最后，連接器的使用也為工程人員的產(chǎn)品設(shè)計(jì)提供了更大的發(fā)展空間，尤其是當(dāng)大規(guī)模集成電路發(fā)展到今天的時(shí)候，不同類型，容量的產(chǎn)品之間的多元化集成也需要連接器作為溝通的橋梁來(lái)實(shí)現(xiàn)。綜上所述，雖然在電子行業(yè)作為無(wú)源電子產(chǎn)品元器件的連接器沒(méi)有有源電子產(chǎn)品，比如芯片等那么耀眼，但是我們可以自豪地說(shuō)，正是連接器的不斷發(fā)展推動(dòng)了電子產(chǎn)品向更高，更快，更穩(wěn)定，更強(qiáng)大的方向發(fā)展。

2、連接器的組成

標(biāo)準(zhǔn)的連接器一般由塑殼(housing)，端子(contact)和定位鍵以及一些電路標(biāo)識(shí)組成。

塑殼是由熱塑性塑料材料注塑而成的，用以支撐插針簧片等接觸部分的，并使其在接觸時(shí)能夠牢固準(zhǔn)確就位的組件。其具有防污，防塵，防潮以及保護(hù)接觸部分和導(dǎo)通的功能。同時(shí)塑殼也起著在多路電路之間絕緣的作用。

端子，該術(shù)語(yǔ)源自口語(yǔ)端子(f} h, })其英文表述為contact。顧名思義，其作用在于通過(guò)相互接觸達(dá)到電路連接的作用的部件，端子都是黃銅，磷青銅，被銅等導(dǎo)電性好的銅基材質(zhì)，經(jīng)過(guò)沖壓(stamping)成形后，再根據(jù)未來(lái)使用環(huán)境等因素對(duì)其進(jìn)行鍍金，鍍鎳，鍍錫等流程而成的。

電子連接器一般都是多孔多pin位的多組電路并行產(chǎn)品，因此需要保證各插腳對(duì)號(hào)入座，如果這種對(duì)應(yīng)關(guān)系出錯(cuò)可能會(huì)導(dǎo)致斷路或者短路等情況，極端時(shí)甚至?xí)斐呻娐肥鹿?，影響巨大，因此連接器在設(shè)計(jì)之初就需要保證操作員不會(huì)誤操作，也就是說(shuō)只有當(dāng)對(duì)號(hào)入座的針腳互插才能插入，否則產(chǎn)品無(wú)法插入。這些都是通過(guò)定位鍵來(lái)完成的。

電路標(biāo)識(shí)是在連接器擁有多路引腳的情況下方便用戶正確識(shí)別引腳號(hào)碼的數(shù)字或圖形符號(hào)，該符號(hào)是在塑殼設(shè)計(jì)之初就擁有，并在注塑模具建造的時(shí)候預(yù)留的，是一個(gè)安全有效的連接器產(chǎn)品所必須的標(biāo)識(shí)。下圖1是一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)連接器的范例。

3、連接器基本性能

連接器的基本性能可分為三大類，即機(jī)械性能、電氣性能和環(huán)境性能。另一個(gè)重要的性能是連接器的機(jī)械壽命。機(jī)械壽命實(shí)際上是一種耐久性

(Durability)指標(biāo)，在國(guó)標(biāo)GB5095中把它叫作機(jī)械操作。它是以一次插入和一次拔出為一個(gè)循環(huán)，以在規(guī)定的插拔循環(huán)后連接器能否正常完成其連接功能(如接觸電阻值)作為評(píng)判依據(jù)。

1)機(jī)械性能，就連接器的連接功能而言，插拔力是重要的機(jī)械性能之一。

插拔力又分為插入力和拔出力，兩者的要求是不同的。在有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中有最大插入力和最小分離力規(guī)定，這表明，從使用角度來(lái)看，插入力要小(從而有低插入力和無(wú)插入力的結(jié)構(gòu))，而分離力若太小，則會(huì)影響接觸的可靠性。連接器的插拔力和機(jī)械壽命與接觸件結(jié)構(gòu)，接觸部位鍍層質(zhì)量以及接觸件排列尺寸精度等有關(guān)。

2)電氣性能。連接器的電氣性能包括接觸電阻、絕緣電阻和抗電強(qiáng)度。

①接觸電阻。高質(zhì)量的電連接器應(yīng)當(dāng)具有低而穩(wěn)定的接觸電阻。連接器的接觸電阻從幾毫歐到數(shù)十毫歐不等。

②絕緣電阻是衡量連接器接觸件之間和接觸件與外殼之間絕緣性能的指標(biāo)，其數(shù)量級(jí)為數(shù)百兆歐至數(shù)千兆歐不等。

③抗電強(qiáng)度或稱耐電壓、介質(zhì)耐壓，是表征連接器接觸件之間或接觸件與外殼之間耐受額定試驗(yàn)電壓的能力。

④其它電氣性能。電磁干擾泄漏衰減是用來(lái)評(píng)價(jià)連接器的電磁干擾屏蔽效

果的，一般在100MHz~10GHz頻率范圍內(nèi)測(cè)試。對(duì)射頻同軸連接器而言，還有特性阻抗、插入損耗、反射系數(shù)、電壓駐波比(VSWR)等電氣指標(biāo)。由于數(shù)字技術(shù)的發(fā)展，為了連接和傳輸高速數(shù)字脈沖信號(hào)，出現(xiàn)了一類新型的連接器即高速信號(hào)連接器，相應(yīng)地，在電氣性能方面，除特性阻抗外，還出現(xiàn)了一些新的電氣指標(biāo)，如串?dāng)_(crosstalk)，傳輸延遲(delay)、時(shí)滯(skew)等。

3)環(huán)境性能。常見(jiàn)的環(huán)境性能包括耐溫、耐濕、耐鹽霧、振動(dòng)和沖擊等。

①耐溫，目前廣義連接器的最高工作溫度可達(dá)200°C.最低溫度為-65°C.

由于連接器工作時(shí)，電流在接觸點(diǎn)處產(chǎn)生熱量，導(dǎo)致溫升，因此工作溫度應(yīng)表述為環(huán)境溫度與接點(diǎn)溫升的和。在實(shí)際使用中工廠己明確規(guī)定了連接器在額定工作電流下容許的最高溫升。

②耐濕潮氣，潮濕氣體的侵入會(huì)影響連接器的絕緣性能，也會(huì)銹蝕連接器

種的金屬零件。工廠一般通過(guò)濕熱試驗(yàn)來(lái)檢驗(yàn)和評(píng)定連接器的耐濕潮氣性能，一般恒定濕熱試驗(yàn)條件為相對(duì)濕度90%~95%,溫度+40士20°C，試驗(yàn)時(shí)間按產(chǎn)品規(guī)定，最少為96小時(shí)。

③耐鹽霧，連接器在含有潮氣和鹽分的環(huán)境中工作時(shí)，其金屬結(jié)構(gòu)件、接觸件表面處理層有可能產(chǎn)生電化腐蝕，影響連接器的物理和電氣性能。鹽霧試驗(yàn)則是為了評(píng)價(jià)電連接器耐受這種環(huán)境的能力的方法。實(shí)驗(yàn)中將連接器懸掛在溫度受控的試驗(yàn)箱內(nèi)，用規(guī)定濃度的氯化鈉溶液用壓縮空氣噴出，形成鹽霧氣氛，其暴露的時(shí)間由產(chǎn)品規(guī)范規(guī)定，至少為48小時(shí)。

④振動(dòng)和沖擊，耐振動(dòng)和沖擊也是連接器的重要性能之一，在特殊的應(yīng)用環(huán)境中，比如汽車，鐵路和公路運(yùn)輸，航空和航天，工防等中尤為重要，其是檢驗(yàn)連接器的機(jī)械結(jié)構(gòu)的堅(jiān)固性和電接觸可靠性的重要指標(biāo)。在有關(guān)的試驗(yàn)方法中都有明確的規(guī)定。沖擊試驗(yàn)中應(yīng)規(guī)定有包括峰值加速度、持續(xù)時(shí)間和沖擊脈沖波形，以及電氣連續(xù)性中斷的時(shí)間等詳細(xì)參數(shù)。

⑤其它環(huán)境性能，根據(jù)使用要求，電連接器的其它環(huán)境性能還有密封性、液體浸漬、低氣壓等等。

4、連接器的分類方法

從以上對(duì)連接器性能的分析來(lái)看，一個(gè)好的連接器的誕生對(duì)生產(chǎn)廠家的生產(chǎn)能力和品質(zhì)保證能力是一個(gè)非常大的考驗(yàn)，因此國(guó)際上大的連接器廠商在對(duì)自己產(chǎn)品的品牌樹(shù)立上都不遺余力，正是希望通過(guò)自己的品牌來(lái)彰顯其在該領(lǐng)域的技術(shù)和產(chǎn)品優(yōu)勢(shì)。

那么諸如TE這樣每年生產(chǎn)大約30萬(wàn)種連接器的公司來(lái)說(shuō)應(yīng)該怎樣定義和分類自己的產(chǎn)品呢?由于連接器的結(jié)構(gòu)口益多樣化，新的結(jié)構(gòu)和應(yīng)用領(lǐng)域不斷出現(xiàn)，試圖用一種固定的模式來(lái)解決其分類和命名問(wèn)題，己顯得難以適應(yīng)。

國(guó)際上目前比較認(rèn)可也是接受最為廣泛的一種分類方法是1989年在VEDA (National Electronics Distributors Association)美國(guó)國(guó)家電子經(jīng)銷商協(xié)會(huì)的帶領(lǐng)下由世界幾大連接器廠商按照互聯(lián)的六個(gè)層次來(lái)進(jìn)行分類的連接器部件分類等級(jí)，這六個(gè)層次分別為①芯片封裝的內(nèi)部連接②IC封裝引腳與PCB的連接。典型連接器IC插座。③印刷電路與導(dǎo)線或印制板的連接。典型連接器為印刷電路連接器。④底板與底板的連接。典型連接器為機(jī)柜式連接器。⑤內(nèi)部設(shè)備與系統(tǒng)I/0接口的連接⑥設(shè)備與設(shè)備之間的連接。典型產(chǎn)品為圓形連接器。其中第③和④層次有某些重疊。在六個(gè)層次的連接器中，市場(chǎng)額最高的是第③和第⑥層次的產(chǎn)品，而目前增長(zhǎng)最快的是第③層次的產(chǎn)品。下圖2顯示的就是連接器的六層次分類模型。

除了上述的連接器部件分類等級(jí)之外，實(shí)際使用中還可以根據(jù)使用用途和連接器的外觀進(jìn)行分類。

按照使用用途也可以將連接器分為五類，它們分別是:線對(duì)板連接器，板對(duì)板連接器，線對(duì)線連接器，插座和輸入/輸出連接器。線對(duì)板連接器是電路板上的組件與線路之間的連接，比如柔性電路板連接以及一般線束連接器;板對(duì)板連接器泛指各種印刷電路板之間的連接，典型的板對(duì)板連接器比如card edge連接器等;線對(duì)線連接器在國(guó)內(nèi)也稱作空中插頭，一般的英文描述為Relay，口本連接器行業(yè)稱之為中繼連接器;插頭(Header)則是半導(dǎo)體組件與印刷電路板之間的連接器，這一類在電腦領(lǐng)域比較常見(jiàn)，比如DIP, SIMM, SIP, ZIP, BGA, LGA, SOCKET等連接器;最后一種輸入/輸出連接器，我們也可以稱之為I/0連接器，他是各個(gè)系統(tǒng)之間以及系統(tǒng)與外圍設(shè)備間的連接器形態(tài)，典型的連接器包括D-sub，電話接頭，RJ45網(wǎng)絡(luò)接口，同軸電纜，光纖連接器等都屬于這一類連接器。

而在另一個(gè)連接器生產(chǎn)強(qiáng)國(guó)口本，連接器同行喜歡根據(jù)連接器的形態(tài)來(lái)對(duì)連接器行業(yè)進(jìn)行分類。在根據(jù)外觀分類的同時(shí)搭配連接器的使用用途一并分類，在這種分類的方法下，連接器可以分為圓形連接器，角形連接器，印刷電路板用連接器，同軸連接器和光連接器五個(gè)種類。其中后三種印刷電路板用連接器，同軸連接器和光連接器與歐美國(guó)家的分法相類似，而從字面上也能夠?qū)ζ溆兴私?。而圓形連接器主要?jiǎng)t多用于電源類機(jī)械的連接，角形連接器則應(yīng)用于高頻高速多功能化的產(chǎn)品上。

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