電(diàn)氣系統中的連接器是什麽（二）之連接器的結構(gòu)
來源:map.ixefqn.cn
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作者:wonplug
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發布時間: 2020-09-23
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連接器的用途甚廣，結構差異很大，下面介紹較典型的電子連接器的結構，典型的電子連接器往往由4部分組成 ：1：界面；2：電鍍層(céng)；3：端子/彈(dàn)片；4：塑料外殼/housing。
一、電氣系統中連接器的結構
連接器的用途甚廣 ，結構差異很大 ，下面介紹較典型的電子連接器的結構，典型的電子連接器往往由4部分組成 ：1：界面；2：電鍍層(céng)；3：端子/彈(dàn)片；4：塑料外殼/housing。
A界面被認爲是連接器最重要的組分，正是界面決定瞭接觸電阻和連接器的壽命以及失效模式 ，對界面結構的意識是理解連接器如何起作用和設計連接器的根本 。界面分爲分離界面和連接界面。
可分離界面是連接器對配時形成，界面的結構主要取決於(yú)端子（彈片）的幾何形狀 ，端子與端子之間的（正向）力以及電鍍層(céng)。
連接界面是連接器連接（往往是一次性連接）到子系統時形成的 。連接器的連接媒介往往是電線電纜和電路闆。連接有兩大類方式，機械式和焊接式。機械式包括Crimp方式 ，Clamp方式，IDC，過盈配合（press-in）---過盈配合又分成硬過盈和軟過盈，刺破方式（piercing）和繞線（wrapped）等 。每種連接方式有它的連接特點和優缺點 ，應根據應用場(chǎng)合 ，可靠性要求 ，連接效率要求 ，連接空間，連接技術要求，連接工具等加以選用 。但有的連接方式隻能用於(yú)電線電纜，有的則用於(yú)電路闆，而有的用於(yú)兩者。如IDC，Crimp，Clamp，Piercing用於(yú)電線；過盈配合用於(yú)電路闆；焊接可用於(yú)電線電纜也能用於(yú)電路闆 。
B電鍍層主要有兩大作用：保護端子不受腐蝕及優化界面。
優化界面涉及觸點物理學内容和電鍍理論，是連接器設計的核心之一 。連接器可靠的連接源自於(yú)界面的金屬與金屬的接觸（金屬與金屬的接觸面之間不存在不導電的物質成分）。電鍍使界面間的金屬直接接觸成爲可能，但每種鍍層的特點和性能不一樣，基本上分成兩大類 ：貴重金屬和非貴重金屬 。貴重金屬鍍層有金（合金），钯（合金）铑（合金）…，非貴重金屬鍍層有銀（合金），鎳（合金），錫（合金），銅（合金）。貴重金屬本身不會氧化（至少在一定純度和溫度範圍内不會氧化）故貴重金屬鍍層連接器的設計目标之一是防止不導電的物質成分在界面出現而非貴重金屬鍍層連接器的設計目标之一是防止鍍層本身氧化 。不同的鍍層意味著(zhe)不同的失效方式，不同的鍍層要求不同的設計方案或參數（如正向力），也産生不同的性能。界面的性質不同（如分離界面和連接界面）也要求不同的鍍層。鍍層的選擇影響甚至決定接觸電阻的穩定性，正向力的大小，連接器外殼的設計，插拔壽命，配合力…。
連接器根據其應用和設計的需要 ，鍍層(céng)也有厚度 ，硬度（如硬金，軟金），色澤（如光亮鎳，亞光鎳 ，暗鎳 ，黑鎳 ，光亮錫，亞光錫 ，暗錫）以及電(diàn)鍍工藝的要求（如電(diàn)鍍鎳，化學鎳）。近年來，連接器端子電(diàn)鍍後再施加封孔劑或潤滑劑越來越常見，封孔劑或潤滑劑的作用是：1，降低摩擦力，即插拔力；2，減少磨損，潤滑劑在連接器端子鍍層(céng)表面形成一層(céng)潤滑薄膜，在連接器對配時這種潤滑薄膜改善端子的摩擦 ，降低磨損 ，提高連接器的摩擦壽命；3，提高電(diàn)鍍層(céng)不受腐蝕的能力，封孔劑能夠密封電(diàn)鍍層(céng)在電(diàn)鍍過程中形成的孔隙，降低環境對連接器端子腐蝕的可能性。
C端子主要有三大作用：
1.從(cóng)分離界面傳(chuán)導信号或能量到連接界面；
2.提供正向力以建立和維護(hù)可分離(lí)界面；
3.爲(wèi)連(lián)接界面提供連(lián)接部位。
銅（合金）具有優越的導電性能（銅的導電性能在所有金屬中僅次於(yú)銀位居第二），良好的機械性能和加工工藝性 。雖然銅（合金）在金屬中價格不具有很好的競争力，但銅（合金）以其突出的綜合性能在連接器端子材料中占統治地位。銅（合金）中各自的導電性能，機械性能，加工性能也相差很大，如時效熱處(chù)理後的铍銅的機械強度是銅的機械強度的好幾倍，但銅的導電性能比铍銅C17200和C17300高出數倍 。即使是同一牌号，不同硬度狀态的銅合金的機械性能也相去甚遠 ，比如C5240退火狀态（O）的抗拉強度不到400Mpa而XSH狀态的C5240的抗拉強度高達1200Mpa。正因銅（合金）性能範圍較寬，在連接器設計中才有一定的選擇餘地 ，也是銅（合金）成爲連接器端子材料的原因之一。
但每種銅合金還是有各自突出的優缺點 ，甚至有些共同的特征，如機械強度越高，加工工藝性（如成形性）越差，導電性和散熱性也往往變(biàn)差，在連接器設計中要求做到較好的平衡。在連接器日益小型化，微型化，功能多元化，傳輸性能高速化的今天 ，要平衡好材料的性能變(biàn)得越來越困難。故市場上不斷推出新的特殊性能的材料來滿足連接器設計要求。但開發商往往擁有這種材料的知識産(chǎn)權，這種材料在市場上的供應渠道較有限.
4.連接器電阻：
連接器含有3種電(diàn)阻，分别是可分離界面電(diàn)阻，即接觸(chù)電(diàn)阻；端子體電(diàn)阻；連接電(diàn)阻。這3個電(diàn)阻是串聯在一起，一般在10到20毫歐的數量級.在典型的信号連接器中 ，端子體電(diàn)阻占較大的比例而連接電(diàn)阻在幾十或幾百微歐 。在100克正向力，接觸(chù)電(diàn)阻的數量級是1毫歐 。
故正常情況下，接觸電阻隻占連接器電阻很小的比例 ，但接觸電阻是個變(biàn)量，當連接器的電阻變(biàn)化時，總是連接器的界面電阻起變(biàn)化。這是爲什麽連接器的設計/材料選擇的标準總是圍繞著(zhe)保證界面穩定性這條主軸在轉的緣故 。
D外殼主要有四大作用：
1.絕緣隔離端子；
2.固定端子於(yú)正確(què)的位置以保證連接器互配以及尺寸穩定；
3.爲端子提供機械保護(hù)和支撐(chēng)；
4.從(cóng)連接器使用環境中屏蔽端子以減少環境對(duì)端子的腐蝕 。
外殼對端子的屏蔽作用很大程度取決於(yú)外殼的結構設計，特别是外殼開口的大小，這決定瞭(le)連接器應用環境對連接器界面影響的程度。這種屏蔽作用是設計工作於(yú)非常惡劣的環境下的連接器的關鍵因素。
其他三大作用取決於(yú)外殼所用的聚合物材料的性能 ，如體積電阻率 ，面電阻率 ，蠕變強度 ，注塑收縮率 ，繞曲強度。相對來說 ，連接器端子設計的特點是，材料規格較少，結構千變萬化，而外殼的設計特點是，材料規格日新月異 ，結構卻累見不鮮。外殼材料規格之所以各式各樣是爲瞭(le)滿足各種各樣的要求 ，不僅僅是應用環境的要求，更多是零件制造工藝要求和連接器裝配要求，尤其是連接器表面貼闆要求限制瞭(le)外殼材料的選用 。
一般來說，大部分的工程聚合物能滿足連接器外殼的電氣性能要求，但環境對各種聚合物的電氣性能的穩定性影響不一，這種不同主要來源於(yú)聚合物的結構差異。聚合物有一個越來越重要的特征 ，就是介電常數，它是特征阻抗的主要決定參(cān)數，特征阻抗直接決定匹配性或反射大小（見上面例子）。在傳輸速度要求越來越高的今天，介電常數日顯重要 。
上面提到連接器外殼兩項機械要求，尺寸穩定性和機械保護及支撐。尺寸穩定性很大程度取決於(yú)聚合物對注塑成型的變異的敏感性，如模具收縮率。這種敏感性決定於(yú)聚合物的結構。爲瞭(le)保證連接器的功能尺寸穩定性很重要，例如使連接器焊腳處於(yú)正確的位置以保證正確焊接到電路闆的相應銅箔；再如維護端子的正確間距以保證連接器的對配性。機械保護及支撐的例子有：外殼口部的導向角---方便連接器對配；外殼過應力保護特征及外殼對端子的夾持結構。尺寸穩定性和機械保護及支撐決定於(yú)聚合物的結構，就上面例子，決定於(yú)聚合物的固有性能的穩定性，這種穩定性又取決於(yú)聚合物結構的穩定性，聚合物結構的穩定性主要是受成型工藝參數，蠕變，和溫度影響。溫度對連接器的應用裝配影響最明顯，尤其是焊接，要求最挑剔的恐怕是連接器通過表貼裝配到電路闆。
連(lián)接器常用的外殼(ké)材料有，尼龍系列（如6/6，6/12，6，4/6，高溫尼龍/HTN），LCP（液态晶體聚合物），PBT，PET，PCT，PPS，PC…
連接器結構除瞭上面講述的4部分外，在連接器外圍裝入金屬外殼也越來越常見，這除瞭加強連接器的機械保護外，主要是降低電磁波幹擾/FMI/EMI/EMC.這也是連接器傳輸速度越來越高，應用頻率越來越高所緻。
廣州萬浦電器有限公司是專業的插頭插座連接器廠家，可定制轉換插頭、插排、旅行轉換器等産品，專業技術，優質産品！
連接器的用途甚廣 ，結構差異很大 ，下面介紹較典型的電子連接器的結構，典型的電子連接器往往由4部分組成 ：1：界面；2：電鍍層(céng)；3：端子/彈(dàn)片；4：塑料外殼/housing。
A界面被認爲是連接器最重要的組分，正是界面決定瞭接觸電阻和連接器的壽命以及失效模式 ，對界面結構的意識是理解連接器如何起作用和設計連接器的根本 。界面分爲分離界面和連接界面。
可分離界面是連接器對配時形成，界面的結構主要取決於(yú)端子（彈片）的幾何形狀 ，端子與端子之間的（正向）力以及電鍍層(céng)。
連接界面是連接器連接（往往是一次性連接）到子系統時形成的 。連接器的連接媒介往往是電線電纜和電路闆。連接有兩大類方式，機械式和焊接式。機械式包括Crimp方式 ，Clamp方式，IDC，過盈配合（press-in）---過盈配合又分成硬過盈和軟過盈，刺破方式（piercing）和繞線（wrapped）等 。每種連接方式有它的連接特點和優缺點 ，應根據應用場(chǎng)合 ，可靠性要求 ，連接效率要求 ，連接空間，連接技術要求，連接工具等加以選用 。但有的連接方式隻能用於(yú)電線電纜，有的則用於(yú)電路闆，而有的用於(yú)兩者。如IDC，Crimp，Clamp，Piercing用於(yú)電線；過盈配合用於(yú)電路闆；焊接可用於(yú)電線電纜也能用於(yú)電路闆 。
B電鍍層主要有兩大作用：保護端子不受腐蝕及優化界面。
優化界面涉及觸點物理學内容和電鍍理論，是連接器設計的核心之一 。連接器可靠的連接源自於(yú)界面的金屬與金屬的接觸（金屬與金屬的接觸面之間不存在不導電的物質成分）。電鍍使界面間的金屬直接接觸成爲可能，但每種鍍層的特點和性能不一樣，基本上分成兩大類 ：貴重金屬和非貴重金屬 。貴重金屬鍍層有金（合金），钯（合金）铑（合金）…，非貴重金屬鍍層有銀（合金），鎳（合金），錫（合金），銅（合金）。貴重金屬本身不會氧化（至少在一定純度和溫度範圍内不會氧化）故貴重金屬鍍層連接器的設計目标之一是防止不導電的物質成分在界面出現而非貴重金屬鍍層連接器的設計目标之一是防止鍍層本身氧化 。不同的鍍層意味著(zhe)不同的失效方式，不同的鍍層要求不同的設計方案或參數（如正向力），也産生不同的性能。界面的性質不同（如分離界面和連接界面）也要求不同的鍍層。鍍層的選擇影響甚至決定接觸電阻的穩定性，正向力的大小，連接器外殼的設計，插拔壽命，配合力…。
連接器根據其應用和設計的需要 ，鍍層(céng)也有厚度 ，硬度（如硬金，軟金），色澤（如光亮鎳，亞光鎳 ，暗鎳 ，黑鎳 ，光亮錫，亞光錫 ，暗錫）以及電(diàn)鍍工藝的要求（如電(diàn)鍍鎳，化學鎳）。近年來，連接器端子電(diàn)鍍後再施加封孔劑或潤滑劑越來越常見，封孔劑或潤滑劑的作用是：1，降低摩擦力，即插拔力；2，減少磨損，潤滑劑在連接器端子鍍層(céng)表面形成一層(céng)潤滑薄膜，在連接器對配時這種潤滑薄膜改善端子的摩擦 ，降低磨損 ，提高連接器的摩擦壽命；3，提高電(diàn)鍍層(céng)不受腐蝕的能力，封孔劑能夠密封電(diàn)鍍層(céng)在電(diàn)鍍過程中形成的孔隙，降低環境對連接器端子腐蝕的可能性。
C端子主要有三大作用：
1.從(cóng)分離界面傳(chuán)導信号或能量到連接界面；
2.提供正向力以建立和維護(hù)可分離(lí)界面；
3.爲(wèi)連(lián)接界面提供連(lián)接部位。
銅（合金）具有優越的導電性能（銅的導電性能在所有金屬中僅次於(yú)銀位居第二），良好的機械性能和加工工藝性 。雖然銅（合金）在金屬中價格不具有很好的競争力，但銅（合金）以其突出的綜合性能在連接器端子材料中占統治地位。銅（合金）中各自的導電性能，機械性能，加工性能也相差很大，如時效熱處(chù)理後的铍銅的機械強度是銅的機械強度的好幾倍，但銅的導電性能比铍銅C17200和C17300高出數倍 。即使是同一牌号，不同硬度狀态的銅合金的機械性能也相去甚遠 ，比如C5240退火狀态（O）的抗拉強度不到400Mpa而XSH狀态的C5240的抗拉強度高達1200Mpa。正因銅（合金）性能範圍較寬，在連接器設計中才有一定的選擇餘地 ，也是銅（合金）成爲連接器端子材料的原因之一。
但每種銅合金還是有各自突出的優缺點 ，甚至有些共同的特征，如機械強度越高，加工工藝性（如成形性）越差，導電性和散熱性也往往變(biàn)差，在連接器設計中要求做到較好的平衡。在連接器日益小型化，微型化，功能多元化，傳輸性能高速化的今天 ，要平衡好材料的性能變(biàn)得越來越困難。故市場上不斷推出新的特殊性能的材料來滿足連接器設計要求。但開發商往往擁有這種材料的知識産(chǎn)權，這種材料在市場上的供應渠道較有限.
4.連接器電阻：
連接器含有3種電(diàn)阻，分别是可分離界面電(diàn)阻，即接觸(chù)電(diàn)阻；端子體電(diàn)阻；連接電(diàn)阻。這3個電(diàn)阻是串聯在一起，一般在10到20毫歐的數量級.在典型的信号連接器中 ，端子體電(diàn)阻占較大的比例而連接電(diàn)阻在幾十或幾百微歐 。在100克正向力，接觸(chù)電(diàn)阻的數量級是1毫歐 。
故正常情況下，接觸電阻隻占連接器電阻很小的比例 ，但接觸電阻是個變(biàn)量，當連接器的電阻變(biàn)化時，總是連接器的界面電阻起變(biàn)化。這是爲什麽連接器的設計/材料選擇的标準總是圍繞著(zhe)保證界面穩定性這條主軸在轉的緣故 。
D外殼主要有四大作用：
1.絕緣隔離端子；
2.固定端子於(yú)正確(què)的位置以保證連接器互配以及尺寸穩定；
3.爲端子提供機械保護(hù)和支撐(chēng)；
4.從(cóng)連接器使用環境中屏蔽端子以減少環境對(duì)端子的腐蝕 。
外殼對端子的屏蔽作用很大程度取決於(yú)外殼的結構設計，特别是外殼開口的大小，這決定瞭(le)連接器應用環境對連接器界面影響的程度。這種屏蔽作用是設計工作於(yú)非常惡劣的環境下的連接器的關鍵因素。
其他三大作用取決於(yú)外殼所用的聚合物材料的性能 ，如體積電阻率 ，面電阻率 ，蠕變強度 ，注塑收縮率 ，繞曲強度。相對來說 ，連接器端子設計的特點是，材料規格較少，結構千變萬化，而外殼的設計特點是，材料規格日新月異 ，結構卻累見不鮮。外殼材料規格之所以各式各樣是爲瞭(le)滿足各種各樣的要求 ，不僅僅是應用環境的要求，更多是零件制造工藝要求和連接器裝配要求，尤其是連接器表面貼闆要求限制瞭(le)外殼材料的選用 。
一般來說，大部分的工程聚合物能滿足連接器外殼的電氣性能要求，但環境對各種聚合物的電氣性能的穩定性影響不一，這種不同主要來源於(yú)聚合物的結構差異。聚合物有一個越來越重要的特征 ，就是介電常數，它是特征阻抗的主要決定參(cān)數，特征阻抗直接決定匹配性或反射大小（見上面例子）。在傳輸速度要求越來越高的今天，介電常數日顯重要 。
上面提到連接器外殼兩項機械要求，尺寸穩定性和機械保護及支撐。尺寸穩定性很大程度取決於(yú)聚合物對注塑成型的變異的敏感性，如模具收縮率。這種敏感性決定於(yú)聚合物的結構。爲瞭(le)保證連接器的功能尺寸穩定性很重要，例如使連接器焊腳處於(yú)正確的位置以保證正確焊接到電路闆的相應銅箔；再如維護端子的正確間距以保證連接器的對配性。機械保護及支撐的例子有：外殼口部的導向角---方便連接器對配；外殼過應力保護特征及外殼對端子的夾持結構。尺寸穩定性和機械保護及支撐決定於(yú)聚合物的結構，就上面例子，決定於(yú)聚合物的固有性能的穩定性，這種穩定性又取決於(yú)聚合物結構的穩定性，聚合物結構的穩定性主要是受成型工藝參數，蠕變，和溫度影響。溫度對連接器的應用裝配影響最明顯，尤其是焊接，要求最挑剔的恐怕是連接器通過表貼裝配到電路闆。
連(lián)接器常用的外殼(ké)材料有，尼龍系列（如6/6，6/12，6，4/6，高溫尼龍/HTN），LCP（液态晶體聚合物），PBT，PET，PCT，PPS，PC…
連接器結構除瞭上面講述的4部分外，在連接器外圍裝入金屬外殼也越來越常見，這除瞭加強連接器的機械保護外，主要是降低電磁波幹擾/FMI/EMI/EMC.這也是連接器傳輸速度越來越高，應用頻率越來越高所緻。
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