连接器产品设计及案例分析(超全面,超详细)

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2.1 接触界面
图2: 固定连接器的种类示意图
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2.2 接功能： 1.避免接触弹片底材腐蚀 2.优化接触界面的结构 第一个功能仅仅需要接触弹片(一般为铜合金)完全被涂层覆盖，并且涂层自 身能防腐蚀和能像薄膜一样覆盖在表面。
优化接触界面的方法，其实质就是对出现在接触界面上的薄膜的规划管理。 一个稳定且较小的接触电阻由一不含薄膜的金属界面产生。两种主要的接触涂 层，贵重金属(金，钯以及由它们组成的合金)和非贵重金属(如锡)，它们的不同 主要是指在接触界面上的薄膜类型。对贵重金属(尤其是金)来说，接触涂层是惰 性的，维护接触界面的完整性需要防止外来薄膜的形成(主要是来自接触弹片的 底材铜合金)。对锡这种最常用的非贵重金属来说，主要考虑存在其表面的氧化 问题。最普通的复合镀层包括一个金-镍合金可分离式界面和镀锡固定式界面。
2.2 接触镀层---优缺点
几种常用电镀层的优缺点：
Tin plating 膜厚 应用 用于端子的焊接，也可用于端子的接触 用于作为外观件的五金零件，耐腐蚀性较好 (or Tin/lead plating) 100~200u” 200~300u” Bright Tin一般用于外观件 优点：焊接性，外观性 缺点：材质软，表面易产生一层氧化薄膜，易产生划痕，用纯锡时须注意锡须的产生。 在 用于电流导通时需要较大的正压力（F>100gf） Ni plating 整的电镀表面 100~200u”(200~300u”)用于产品的外观镀层，有亮Ni，黑Ni和普通三 种 300~600u” 一般用于铁材零件的外观镀层 膜厚 50~90u” 应用 作为Ni底，保护基层金属，并为表面镀层提供一个平
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连接器产品设计及案例分析
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Index
1 2 2.1 2.2 2.3 2.4 3 4 5 6 6.1 6.2 6.3 7 连接器定义--------------------------------------连接器结构--------------------------------------接触接口-----------------------------------------接触镀层-----------------------------------------接触弹片-----------------------------------------连接器本体--------------------------------------制程中常见不良及处理-----------------------连接器组抗--------------------------------------固定连接介质-----------------------------------连接器应用--------------------------------------电连接器应用1----------------------------------电连接器应用2----------------------------------电连接器应用3----------------------------------连接器测试----------------------------------------
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2. 连接器结构
一个基本的连接器包括四个部分： 2.1‧ 接触界面 contact interface 2.2‧ 接触涂层 contact finish 2.3‧接触弹性组件 contact spring members 2.4‧连接器塑料本体 connector housing
图1 连接器结构图
Cu Shell
易变性或外观不能 有任何划痕零件
○
●
●
○
大面积五金件
○ 片材镀后再 FORMING
●---第一选择
○ ○---第二选择
● 预镀材冲后成型 即为成品
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2.3 接触弹片
接触弹片在连接器上具有以下3个作用： 1. 在组件之间提供一条导通电讯号的路径 2. 产生并维持接触弹片接触面的压力 3. 允许永久连接的形成 第一个作用，只要使用常用的铜或者铜合金材料就可轻易达到令人满意的效 果。铜合金的导电率虽然很低，只有铜导电率的10%到30%，但是，对大多数连 接器来说，这个导电率已经足够了。然而材料的导电率在用作高电流或电源分配 的连接器中的确起着越来越重要的作用，因为，在这种连接器中，由焦耳热和微 电压降引起的规定温升要求更低的阻抗。 其它两个作用就要复杂的多，并且涉及到材料特性和设计参数之间的相互作 用。接触弹片包括两种基本类型：插座弹片，通常是弹性的；插头弹片，通常是 刚性的，它使插座弹片产生弹性变形，从而产生normal force。图1.3显示了插头 弹片的外形图，图1.4显示了插座弹片的外形图。图3显示了带有插入插座弹片的 金手指的打印电路板和导柱/端子插头的几何外形。posts与pins的外形不一样， posts是方的，而pins是圆的。图4显示了几种母端子的设计，所有这些都要与post 对接。事实上，所有的这些设计都显示了尤其与一种称为25方的post对接，该接 触端子呈正方形，边长为0.025英寸(0.622 square pin)。
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2.2 接触镀层---选择
镀层 Cu Ni PdNi +G/F Au G/F Bright Bright Matte Black Black SnPb Sn Sn SnNi Ni
性能 打底镀层
外观 可焊性 耐环境性 电气稳定性 耐摩擦性 延展性 耐SMT制程 ○ ○ V----一般选择 ○ V ● ● ● ● ● ○ ● ○ ○ ● ● V ● V ○
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2.2 接触镀层---种类
普通金属镀层．
锡是最常用的普通金属镀层，锡镀层的厚度介于2.5到5微米之间。现在越来 越多地用锡作镀层，因为，即使锡被氧化，在插拔过程中，锡氧化物也会很轻易 地脱落，从而不影响导电性能。然而，表面层再氧化会以磨损的方式降低锡结合 面的机械性能。磨损来源于几微米到几十微米的微小滑移。由于在磨损过程中， 部分锡被再次氧化，从而使得镀层的电阻增加。对于用锡作为镀层的连接器来说， 预防磨损是最重要的工作。较大的接触压力和使用合适的润滑济是两种能有效地 降低磨损的途径。其它的普通金属镀层，还包括镍,铜和银。 总之，对贵金属镀层来说，保护贵金属层是首要目的；对锡镀层来说，防 止磨损是首要目的。这些考虑方向的不同将直接影响连接器的设计参数。例如， normal force大小、接触处几何形状、绝缘本体设计以及诸如插拔力和耐久性等 的结构特性等都将受到影响。
优点：材质坚硬，致密，耐化学性能良好，有美观的光泽，主要用于保护基材，也多用于 外观件的表面镀层，耐摩擦性好，价格低。 缺点：电气性能一般
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2.2 接触镀层---优缺点
Pd/Ni 合金 plating (or Tin/lead plating) 膜厚 30~40u” 应用 部分情况下代替金镀层
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2.1 接触界面
有两种不同的接触界面：可分离界面和固定(永久性)界面。 可分离界面是在每次连接器配合时建立的。界面的结构主要是由接触端的 几何形状、端子之间的作用力(normal force)以及接触涂层而定。可分离界面包 括有微小的(微米计)连接部位(端子normal force作用于粗糙的接触表面下形成的)。 接触界面的形态将决定三个重要的连接器功能性参数：接触电阻，连接器配合 力以及连接器耐用性。
50~90u” 50~100u” 100~200u” 50~90u” 50~100u” 100~200u” 50~90u” 30~50u” 100~200u” 100~200u”
100~200u”
黄铜
滚镀 连续电镀
100~200u”
磷铜 不锈 钢
滚镀 连续电镀
100~200u”
提高导 电性
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1. 连接器定义
电连接器是一种机电系统，其可提供可分离的界面用以连接两个子 系统，并且对于系统的运作不会产生不可接受的影响。
连接器是一种机电系统是因为，它是通过机械方法产生的电连接。机械式弹片的变形 会在配合的两部分间产生一个力量，这就使得接口配合面之间产生金属性接触。 接触界面的可分离性是应用连接器的首要原因。可分离性的需要或期望具有很多的原 因。它可以使得独立地制造部件或子系统而最后装配在一个集中的地方进行成为可能; 可 分离性也可以使零件或子系统的维护或升级单独进行而不必修改整体个系统; 可分离性得 以应用的另一个原因是可携带性和支持外围设备的扩展。 定义中的可分离性引入了一个额外的子系统间的界面，此界面不能导致任何“不可接 受的影响”，尤其是对系统电特性上影响，这些影响包括如不可接受的系统间信号的失真 或降级，或者是通过连接器的电源损失，以毫伏损失计算的电源损失，将会成为功能性的 主要设计参数。 可分离性的需求和”不可接受性”的限度要由连接器的应用而定。可分离性包括配合 周期的数目(在配合周期内连接器不影响其性能)，以及与另一连接器相配合所必需的作用 力。典型的配合周期需求其范围从内部连接器的几十个周期到外围设备的几千个周期(比 如PCMCIA型连接器)。由于电路或功能的数量以及连接器端子数目的增加，配合力量的 需求变得更加的重要。为了提供更多的功能，连接器上端子的数量也必须要增加，这样就 导致了更高的连接器配合力。由连接器的使用和功能而定，其端子数从几十到上千不等。
○
○
○ ● V V ○ ● ○ ○ ● ○ ● ○ ○ ○
○---较好选择
●---最佳选择