连接器培训教材

连接器培训教材什么是连接器•连接器是我们经常接触的一种部件。它的作用非常单纯：在电路内被阻断处或孤立不通的电路之间，架起沟通的桥梁，从而使电流流通，使电路实现预定的功能。连接器是电子设备中不可缺少的部件，顺着电流流通的通路观察，你总会发现有一个或多个连接器。连接器形式和结构是千变万化的，随着应用对象、频率、功率、应用环境等不同，有各种不同形式的连接器。为什么要使用连接器？•设想一下如果没有连接器会是怎样？这时电路之间要用连续的导体永久性地连接在一起，例如电子装置要连接在电源上，必须把连接导线两端，与电子装置及电源通过某种方法（例如焊接）固定接牢。这样一来，无论对于生产还是使用，都带来了诸多不便。使用连接器使工程师们在设计和集成新产品时，以及用元部件组成系统时，有更大的灵活性。提高设计的灵活性随着技术进步，装有连接器时可以更新元部件，用新的、更完善的元部件代替旧的便于升级如果某电子元部件失效，装有连接器时可以快速更换失效元部件易于维修连接器简化电子产品的装配过程。也简化了批量生产过程改善生产过程连接器的好处连接器的分类机箱到机箱或输入/输出连接器4级连接器提供功率或信号连接。一般的经验是：当连接涉及到音频或视频信号时，或是连接网络和计算机时，要使用4级连接器。4导线到电路板或分组合到分组合的连接器3级连接器连接印制电路板和分组合、或是连接两个分组合。分组合是电子产品的组成部分。依Molex公司的习惯,3级也包括某些导线到导线连接器。3（印制）电路板（PCB）到（印制）电路板的连接器2级连接器用于印制电路板之间的连接。.2IC组件或组件到（电路）板的连接器当IC芯片安装在电路板的插座中时，就是1级连接。1IC芯片或芯片到封装的连接器请注意第1个等级是0级，不是1级。此级实际上并不涉及连接。0级就是集成电路芯片。Molex公司不生产IC芯片。但是生产把芯片连接到电路板的插座。0描述等级■某些连接器可以不止用于一个等级，例如3级连接器QF50及MX50都可以用于2级或4级。又如标称为4级的输入/输出用插头、插座，也可以用于导线到电路板或板到板连接。■实际工作中很少按照上述级别谈及连接器，而是按照连接器的外观形式和连接方式来讨论它，如板到板和线到线等。级别是用于学习和分类连接器的。关于上述连接器等级，需要注意如下几点：连接器的组成和作用•1导体与连接器为了解电子互连部件的工作原理，需要知道一些有关导体的常识。当我们提到导体沟通了电路中的断接处时，实际上是指连接器把两个开路端连接在一起。电路是指整个电系统，而导体是电流流通的实际通路。有时你常常看不到实际的导体，因为它被绝缘材料或介电材料包覆着。有了介电材料导体就可以平行排放，而且不会相互干扰。下面的表介绍常用导体高速数据传输，如计算机网络和通信系统纤维光缆光纤导体有许多种类和模式，但昀常见的是玻璃、塑料包覆的硅石英或塑料，光通过它们传导或传输。办公室设备，保安系统，通信，自动售货机扁平柔性电缆/扁平平面电路(FFC/FPC)它与带状电缆类似，但导体是扁平的，不是圆形的。导体横截面为矩形且极薄。计算机和外设印制电路板（PCB）PCB是在敷铜聚合板上，通过蚀刻加工，印制上电路。计算机和外设带状电缆名称源自于其外观酷似丝带。又称为平面电缆。它是一组平行导体整体覆以绝缘材料组成的。导体有两种形式，一种是圆形截面的导体，另一种是扁平柔性电缆（请看下面介绍）。视频同轴电缆它由直径较小的铜导线（内导体）同轴地安放在直径较大的外导体之内，两者之间由介电体隔离和支撑。它们的昀外面在包覆以绝缘材料。计算机网络电信双绞线由两根小号绝缘导线绕绞在一起，覆以外皮而组成的电缆。两个导线通常良好绝缘。普通电话电缆和家用导线都是双绞线。广泛用于多种电子设备分立导线单根导线或电缆应用导体2连接器的组成部分及术语■座体（housing）■底座（header）■接触部份（contacts）－端子和插针■连接器用的金属■阳和阴■镀层■键和定位■电路标识■线规（线号）键和定位阳锁接触部份电路标识座体座体（housing）连接器座体具有如下作用：■支撑接触部份（插针、簧片等），使之牢固正确就位■防尘、防污和防潮，保护接触部份和导体■使电路彼此绝缘上图画出的连接器是直插式（in-line）连接器。直插式连接器的特点是导线从连接器的一半部份接入，从另一半接出。连接器的这两部份分别称为插头（阳头）和插座（阴座）。底座（header）安装在印制电路板上的连接器，其所用的座体称为底座（header），又称基座（base）或片座（wafer）。Molex公司采用座体这个名称。底座和座体的主要差别在于底座总是与电路引脚安装在一起，而座体只是空壳。底座有两种形式：有罩的和无罩的。护罩是指连接器的插针和插座，在交合部份周围用座体或护裙作成的保护罩。底座还有摩擦锁紧型（frictionlockstyle）的，它是部份有罩的底座，但是具有锁紧装置，它使底座与座体的结合更可靠（见下页）。无罩底座无罩底座有罩底座摩擦锁紧型底座有许多形状，昀常用的是两种形状：直针（又称垂直）和直角。底座的列数也可以不同，可以是单列插针的，也可以是多列插针的（见下图）。单列直针双列直针双列直角单列直角座体使用的塑料座体使用的塑料是热塑性塑料，可以多次熔化和固化。Molex还收集塑造加工过程的剩余塑料，经粉碎再次利用。下面介绍用于高温环境的专用塑料。这种塑料具有优异的耐高温特性。用于表面贴焊安装（SMT,surfacemountmethodoftermination）的连接器需要这种塑料。还有一种表面插焊安装（SMC,surfacemountcompatible）的连接器。两者的差别在于SMC把插针插入过孔后再焊接在PCB板上；而SMT利用焊脚贴焊在PCB板表面上。由于需要焊接，塑料必须能耐高温。也就是说，表面安装用的连接器座体，必须能够承受高温。（见下图例）SMT,SMC和高温塑料高温聚酯座体利用SMC端接方法，把小型插合的线到板单列直角底座，装接在PCB板上利用SMT端接方法，把1.50mm的连接器贴焊在PCB上。注意焊脚处。由于它非常靠近座体，所以用高温塑料尼龙Nylon4/6制造，能承受流动焊锡的烧烫。•座体使用的塑料成本高。比其它热塑性塑料柔性差。颜色少强度与韧性的超级组合。适于SMT。能够塑铸出薄壁。优异的化学耐受性。尺寸稳定（不易吸潮）。无塑造时溢料SIMM（内存条）DIMM（内存条）LFHZeniteVectraXydarLCP易碎。塑造时易溢料。成本比多数热塑性塑料都高。颜色少适于SMT。优异的化学耐受性。尺寸稳定（不易吸潮）PLCC插座FortronSupecRytronPPS可能会碎。塑造时易溢料。比PBT成本高适于SMT。尺寸稳定。优异的化学耐受性。高强度SL底座Intel的插卡ThermxValox聚酯-PCT不适于SMT。成本较尼龙稍高。尺寸稳定（不易吸潮）。优异的化学耐受性。高强度QF-50MX-50小型DIN41612CelanexCrastinValox聚酯-PBT易吸潮湿造成尺寸不稳定及机械和电气性能下降。塑造时易溢料。成本比普通尼龙高适合SMT。高强度，高韧性和优异的延展性。优异的化学耐受性Milligrid高温插头座模块Stanyl高温尼龙易吸潮湿造成尺寸不稳定及机械和电气性能下降。塑造时易溢料（moldflash）高强度，柔韧性好。化学耐受性优异。可用多种技术和成本较低KKSPOXCelaneseZytelVydyne尼龙缺点优点连接器产品商品名称塑料接触部份（Contacts）•连接器中的接触部分把要相连接的两部份导体（或导线）结合在一起。结合后，电路就被接通，电流流过连接器。接触部份有两种主要类型：端子（terminal）和插针（pin）。实物的具体形状则变化多端。下面出示了两者的图例。端子插针端子（或插针）具有两个端部：前端和后端。前端总是结合端，它同另一端子交合形成接触。后端总是起端接作用，或是压接或接连导线（导体）（请见下图）。端拉端或压接端后端阳接触端前端阴接触端前端下表中摘要列出了连接器接触部份采用的金属，以及它们各自的优缺点。注意接触部分所用的基体金属中都有铜合金，借以保证良好的导电性、导热性、机械性能和可工艺性。价格昂贵具有高硬度，额外磨损冲压和加工设备优异的导电率强度和弹性异常好良好的抗腐蚀和抗磨损性能铜和铍铍铜(Be-Cu)比黄铜导电率低价格比黄铜贵得多比黄铜弹性好比黄铜更坚固铜和锡磷青铜受应力和腐蚀易裂损昀便宜强度与弹性好成形质量好铜和锌黄铜缺点优点成分金属镀层连接器的接触部份电镀，是为了改善导电性、抗腐蚀和抗磨损性，提高可焊性。具有良好机械性能（如可成形性，弹性）的金属，常常不具备优良的导电性、抗腐蚀和抗磨损性以及可焊接性。Molex公司把这些金属材料全部或有选择地电镀，以改善性能。下表摘要介绍主要镀层金属及其特性。用作电镀的屏障层镍比金便宜极好的抗腐蚀性薄镀金改善抗磨损性能比金难电镀钯镍(表面镀薄层金)用于高档次产品极好的抗腐蚀性价格昂贵(有选择地电镀在接触区域的关键部位)金是多数产品的标准涂覆层改善抗腐蚀性和可焊接性用于较低档次产品锡和锡铅合金特性镀层金属定位和键•连接器往往是多插针和座孔的，因此必须保证插脚对号入座，如果操作人员疏忽，应不能插进去，以防插错或插反，造成电路事故。这个问题通过所谓的定位装置或键可以解决。这两种方法在技术上是有差别的，但我们不区分两个术语。下面具体介绍一下塑料座体保证唯一地对号插接的例子（见下图）。从技术上说，方法1是定位，方法2是键，而方法3是定位和键的组合。但我们不区分。都是为保证连接器的两半部正确对接。接触腔孔的斜角保证保证了只有一种插入交合方式。电路标识因为连接器总是有许多的电路引脚，必须有办法使用户能够正确认出电路的引脚号码。下图介绍两种常用的电路引脚号码识别方法。左侧的座体用一个三角形指明电路引脚计号起点。此方法非常通用。右侧的座体用标注电路引脚具体编号1指明计号起点。端子的彈臂作用¾傳導電能或訊號(Conductspowerorsignal)¾提供可分離面的正向力(Providesseparableinterface)¾提供永久/半永久的終端(Providespermanent/semipermanenttermination)¾提供電氣的穩定性(Provideselectricalstability)端子的接合面¾接合面的型態(Interfacemorphology)¾接觸阻抗(Contactresistance)¾摩擦/耐久性(Friction/Durability)¾InfluencedbyNormalForce,ContactGeometry,BaseMaterialSelection端子知识•端子材料的選擇•端子材料的選擇，是基於製造成型性、強度性質及導電性等的綜合的考量；必須確保其正向力能維持電氣特性之穩定。•基材的選擇與所使用的電鍍系統有關，鍍層亦被視為一材料系統。一般而言:電子連接器之合金材料,其考量之材料特性大至如下:•抗拉強度,降伏強度與彈性係數...等機器性質;•延展性與彎曲疲勞性;•熱傳導性與耐熱性(含熱澎脹率);•導電率特性;•抗氣化性與腐蝕性;•精密加工成形性,特別是引線架(LeadFrame);•表面平坦度及電鍍性;•焊接性(ChipBonding&WireBonding)•非磁性(特別是應用於音應蠁產品)•除其必須具備足夠之機械強度外，更必須具備良好之導電特性及耐熱性，以必免訊號傳送過程之衰滅；•在所有金屬元素中，尤以金屬銅三者之導電物性為最佳；•銀（約1.06倍之銅)銅金(約.077倍之銅)•但金與銀金屬,一般於電子連接器中只作電鍍材料使用,除降低接觸阻抗外,更可增加抗表面氣化性;•而銅之價格低廉且導電性良好,因此電線電纜對採用純銅線作為電力,電信或資訊傳輸導體,同時其亦為電子連接器使用之最佳合金材料.綜觀銅合金:7具光澤性,不易腐蝕7成形性佳7強度適當7導電性與導熱性佳7價格合理•純銅之導電率雖佳,但其機械