電氣系統中的連接器是什么（二）之連接器的結構
來源:www.sncsxh.com
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作者:wonplug
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發布時間: 2020-09-23
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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；3：端子/彈片；4：塑料外殼/housing。
A界面被認為是連接器最重要的組分，正是界面決定了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。界面分為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于端子（彈片）的幾何形狀，端子與端子之間的（正向）力以及電鍍層。
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板。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。但有的連接方式只能用于電線電纜，有的則用于電路板，而有的用于兩者。如IDC，Crimp，Clamp，Piercing用于電線；過盈配合用于電路板；焊接可用于電線電纜也能用于電路板。
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內容和電鍍理論，是連接器設計的核心之一。連接器可靠的連接源自于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為可能，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），鈀（合金）銠（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范圍內不會氧化）故貴重金屬鍍層連接器的設計目標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標之一是防止鍍層本身氧化。不同的鍍層意味著不同的失效方式，不同的鍍層要求不同的設計方案或參數（如正向力），也產生不同的性能。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）以及電鍍工藝的要求（如電鍍鎳，化學鎳）。近年來，連接器端子電鍍后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表面形成一層潤滑薄膜，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，提高電鍍層不受腐蝕的能力，封孔劑能夠密封電鍍層在電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.從分離界面傳導信號或能量到連接界面；
2.提供正向力以建立和維護可分離界面；
3.為連接界面提供連接部位。
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于銀位居第二），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爭力，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，如時效熱處理后的鈹銅的機械強度是銅的機械強度的好幾倍，但銅的導電性能比鈹銅C17200和C17300高出數倍。即使是同一牌號，不同硬度狀態的銅合金的機械性能也相去甚遠，比如C5240退火狀態（O）的抗拉強度不到400Mpa而XSH狀態的C5240的抗拉強度高達1200Mpa。正因銅（合金）性能范圍較寬，在連接器設計中才有一定的選擇余地，也是銅（合金）成為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產權，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種電阻，分別是可分離界面電阻，即接觸電阻；端子體電阻；連接電阻。這3個電阻是串聯在一起，一般在10到20毫歐的數量級.在典型的信號連接器中，端子體電阻占較大的比例而連接電阻在幾十或幾百微歐。在100克正向力，接觸電阻的數量級是1毫歐。
故正常情況下，接觸電阻只占連接器電阻很小的比例，但接觸電阻是個變量，當連接器的電阻變化時，總是連接器的界面電阻起變化。這是為什么連接器的設計/材料選擇的標準總是圍繞著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.固定端子于正確的位置以保證連接器互配以及尺寸穩定；
3.為端子提供機械保護和支撐；
4.從連接器使用環境中屏蔽端子以減少環境對端子的腐蝕。
外殼對端子的屏蔽作用很大程度取決于外殼的結構設計，特別是外殼開口的大小，這決定了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于非常惡劣的環境下的連接器的關鍵因素。
其他三大作用取決于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為了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板要求限制了外殼材料的選用。
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，這種不同主要來源于聚合物的結構差異。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數，特征阻抗直接決定匹配性或反射大?。ㄒ娚厦胬樱?。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于聚合物對注塑成型的變異的敏感性，如模具收縮率。這種敏感性決定于聚合物的結構。為了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于正確的位置以保證正確焊接到電路板的相應銅箔；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于聚合物的結構，就上面例子，決定于聚合物的固有性能的穩定性，這種穩定性又取決于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板。
連接器常用的外殼材料有，尼龍系列（如6/6，6/12，6，4/6，高溫尼龍/HTN），LCP（液態晶體聚合物），PBT，PET，PCT，PPS，PC…
連接器結構除了上面講述的4部分外，在連接器外圍裝入金屬外殼也越來越常見，這除了加強連接器的機械保護外，主要是降低電磁波干擾/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致。
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、旅行轉換器等產品，專業技術，優質產品！
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；3：端子/彈片；4：塑料外殼/housing。
A界面被認為是連接器最重要的組分，正是界面決定了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。界面分為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于端子（彈片）的幾何形狀，端子與端子之間的（正向）力以及電鍍層。
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板。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。但有的連接方式只能用于電線電纜，有的則用于電路板，而有的用于兩者。如IDC，Crimp，Clamp，Piercing用于電線；過盈配合用于電路板；焊接可用于電線電纜也能用于電路板。
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內容和電鍍理論，是連接器設計的核心之一。連接器可靠的連接源自于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為可能，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），鈀（合金）銠（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范圍內不會氧化）故貴重金屬鍍層連接器的設計目標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標之一是防止鍍層本身氧化。不同的鍍層意味著不同的失效方式，不同的鍍層要求不同的設計方案或參數（如正向力），也產生不同的性能。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）以及電鍍工藝的要求（如電鍍鎳，化學鎳）。近年來，連接器端子電鍍后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表面形成一層潤滑薄膜，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，提高電鍍層不受腐蝕的能力，封孔劑能夠密封電鍍層在電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.從分離界面傳導信號或能量到連接界面；
2.提供正向力以建立和維護可分離界面；
3.為連接界面提供連接部位。
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于銀位居第二），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爭力，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，如時效熱處理后的鈹銅的機械強度是銅的機械強度的好幾倍，但銅的導電性能比鈹銅C17200和C17300高出數倍。即使是同一牌號，不同硬度狀態的銅合金的機械性能也相去甚遠，比如C5240退火狀態（O）的抗拉強度不到400Mpa而XSH狀態的C5240的抗拉強度高達1200Mpa。正因銅（合金）性能范圍較寬，在連接器設計中才有一定的選擇余地，也是銅（合金）成為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產權，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種電阻，分別是可分離界面電阻，即接觸電阻；端子體電阻；連接電阻。這3個電阻是串聯在一起，一般在10到20毫歐的數量級.在典型的信號連接器中，端子體電阻占較大的比例而連接電阻在幾十或幾百微歐。在100克正向力，接觸電阻的數量級是1毫歐。
故正常情況下，接觸電阻只占連接器電阻很小的比例，但接觸電阻是個變量，當連接器的電阻變化時，總是連接器的界面電阻起變化。這是為什么連接器的設計/材料選擇的標準總是圍繞著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.固定端子于正確的位置以保證連接器互配以及尺寸穩定；
3.為端子提供機械保護和支撐；
4.從連接器使用環境中屏蔽端子以減少環境對端子的腐蝕。
外殼對端子的屏蔽作用很大程度取決于外殼的結構設計，特別是外殼開口的大小，這決定了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于非常惡劣的環境下的連接器的關鍵因素。
其他三大作用取決于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為了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板要求限制了外殼材料的選用。
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，這種不同主要來源于聚合物的結構差異。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數，特征阻抗直接決定匹配性或反射大?。ㄒ娚厦胬樱?。在傳輸速度要求越來越高的今天，介電常數日顯重要。
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連接器常用的外殼材料有，尼龍系列（如6/6，6/12，6，4/6，高溫尼龍/HTN），LCP（液態晶體聚合物），PBT，PET，PCT，PPS，PC…
連接器結構除了上面講述的4部分外，在連接器外圍裝入金屬外殼也越來越常見，這除了加強連接器的機械保護外，主要是降低電磁波干擾/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致。
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