连接器基础知识

④附件
附件分结构附件和安装附件。结构附件如卡圈、 定位键、定位销、导向销、联接环、电缆夹、密 封圈、密封垫等。安装附件如螺钉、螺母、螺杆、 弹簧圈等。附件大都有标准件和通用件。
2、连接器的分类
按照国际电工委员会（IEC）的分类，连接 器属于电子设备用机电元件，其规格层次 为：
门类（family）例：连接器 分门类（sub-family）例：圆形连接器 类型（type）例：YB型圆形连接器 品种（style）例：YB3470 规格（variant）
④电弧连接，如中、小型继电器、断路器等。
接触电阻理论模型示意图
• 当两个导体对接时，从微观角度讲，其实际的接触面时分 布于两个交界面上微小的粗糙点。其微观接触点的数量和 位置取决于两个接触面的形状和表面光洁度。实际的总接 触面积占接触面的视在面积的千分之一。实际接触面积是 接触正压力的正函数。接触压力越大，实际接触面积越大。 接触正压力使接触点形成弹性形变和塑性形变，接触点形 成接触微表面，支撑外加负荷。同时由于接触点在长期高 压力状态下形成形变，导致金属体内电路有效长度和电流 路径形成改变，从而形成收缩电阻。从收缩电阻形成的原 因可知，影响收缩电阻的主要因素在于接触件材料的体积 导电率，表面光滑程度，接触件正压力大小，材料弹性形 变、塑性形变能力等。表面光洁度越高，可能形成的接触 点越多。正压力越大，可以形成的接触微区面积越大。
• 机电元件（如连接器）的质量比较难鉴别的另一个因素是时延效应。 与其它电子元件不同，其它电子元件如集成电路用仪器当场就能鉴别 好坏，检验接触点质量却无法当场做到。比如镀金质量，有的金表面 微孔甚多，但要出现故障必须经过腐蚀后生成一定的腐蚀物才能造成 故障。故鉴别质量有一个时间的滞后效应，这也是人们造成优劣不分 的原因。较快的鉴别方法是作适当的加速模拟腐蚀实验，再用微观手 段观察和区分。电子连接是一项系统配套工程。在一般情况下，外行 人很难看出我国在这方面的落后程度。国内有的生产厂家生产的连接 部件，表面上与著名跨国公司生产的部件相差无几，金光灿灿，光亮 照人，但做过腐蚀试验后即可看出其质量与可靠性均远达不到国际标 准。把国内生产的产品与进口产品放在同等条件下做暴露试验， 经 过半年至一年后进行测试，结果进口产品的质量大大优于国内产品。
结构在与插针插合时发生弹性变形而产生弹性力与阳性接 触件形成紧密接触，完成连接。插孔的结构种类很多，有 圆筒型（劈槽、缩口）、音叉型、悬臂梁型（纵向开槽）、 折迭型（纵向开槽，9字形）、盒形（方插孔）以及双曲 面线簧插孔等。为了同弹性插针配合，目前存在刚性插孔 器件，但应用领域相对单一(对应麻花插针)。
连接器的基本结构件： ①接触件 ②绝缘体 ③外壳(视品种而定) ④附件
①接触件
• 接触件是连接器完成电连接功能的核心零件。一般由阳性 接触件和阴性接触件组成接触对,通过阴、阳接触件的插 合完成电连接。
• 阳性接触件为刚性零件即插针,具备一定的刚性、韧性和 强度，相对比较简单。
• 阴性接触件即插孔,是接触对的关键零件,它依靠弹性结构 在与插针插合时发生弹性变形而产生弹性力与阳性接触件 形成紧密接触,完成连接(麻花针除外)。
• 要使电接触可靠并非易事。它与其它电子元件不同，其可 靠性不仅取决于其本身的材料、结构与几何尺寸等参数， 更由于接触点大多暴露在大气中，大气污染如尘土、腐蚀 性气体、湿度、温度，都会直接影响连接可靠性。由于电 子结构小型化，连接器的尺寸亦随之减小，外界大气污染， 温度影响和电磁干扰都会造成接触不可靠。电接触发生故 障相当于在电路系统中介入了一个多变的网络，从而造成 误码，这种误码大多无法用电路方法消除。近年研究表明， 电接触故障是数字通信电路系统中产生高误码率的重要原 因之一，电子设备10%～15％故障来源于电连接
项目 接触电阻 插拔力 寿命 振动 冲击 瞬断监控 失效率
线簧孔
开口孔或片簧式 结构插孔
比一般插孔小 10-1
接触电阻大
比一般插孔小 1/2
插拔力大
单孔最少 5 万次
最多 1 万次
10 ～ 2000Hz
功 率 谱 密 度 10～500Hz 7g
1.0g2/Hz
40～10000 次 160g
15g
符合 MIL-C-26500D 1us 瞬断 达不到，不作要求
• 电连接是通过机械结构来实现的电连接,因 此保持长期稳定而低的接触电阻(接触正压 力稳定,适当大小及镀层,镀层要注意的是:即 使特别稳定的贵金属金，由于它的表面能
较高，其表面也会形成一层有机气体吸附
膜。 ).
二、电连接
• 把电接触学应用到电子连接，就是电连接学科，主要涉及以下几个方面:
①接触电阻；(包括表面膜电阻收缩(集中)电阻),另外实际中应注意压接情 况下的接触电阻(切记)
连接器基础知识
一、电接触学 二、电连接 三、连接器 四、典型连接器简介
一、电接触学
• 电接触学是一门研究电子可靠连接的科学，研究金属与金属之间、 金属与气体、液体之间通电后,其接触界面的微观及宏观状态，涉及 到机械、电子、材料、物理、化学等多门学科。电接触研究主要在 以下几个方面： a 接触表面微观形貌对电接触的影响； b 环境因素对接触表面膜层的生成作用机理； c 接触表面的金属复盖层的作用； d 滑动表面的润滑及润滑材料研究； e 接触表面的微振腐蚀等等。
②接触表面膜层； ③磨擦与磨损； ④润滑作用机理(这是可以开展应用研究的一个方向)； ⑤弹性零件设计； ⑥接触表面镀层研究；(耐腐蚀,导电性好,能提供稳定的接触电阻,从公司发展角
度来讲我们材料实验室和材料技术部,一直在开展的替代镀层的应用研究和推广, )
⑦微振腐蚀(振幅小于200μ.起因:振动,热冲击,接触材料线膨胀不同,接点附近的 电磁力变化,结果产生氧化和磨损腐蚀)。 • 电连接的类型： ①永久连接。如焊接、压接、缠接等； ②半永久连接，如各种连接器，中小功率开关继电器等； ③滑动连接：如电刷/导电环；
• 电接触学创始至今只有50年的历史,其创始人是霍姆博士(R.Holm), 他毕生从事电接触研究,于1958年发表《电接触手册》,首次系统地阐 述了电接触理论,十年后又发表了《电接触理论与应用》,把当时的电 子技术引入到电接触研究之中。国际上有影响的组织包括美国霍姆 电接触年会,它是美国IEEE下属的一个组织,每年举行一次学术会议。 此外1961年成立了国际电接触学会, 该学会两年举行一次学术交流会, 其学术论文均在IEEE的系列出版物中刊登。
1、电连接的层次
互连的层次 根据电子设备内外连接的功能，互连可分为
五个层次。 ① 芯片封装的内部连接 ② IC封装引脚与PCB的连接。典型连接器IC插座。 ③ 印制电路与导线或印制板的连接。典型连接器为印
制电路连接器。 ④ 底板与底板的连接。典型连接器为机柜式连接器。 ⑤ 设备与设备之间的连接。典型产品为圆形连接器。
• 以阿波罗登月飞船为例，该飞船系统大约有一百 万个接点，登月成功并保证按期返回地球，表明 其接触点是完全可靠的，实际上，美国宇航局 NASA为此投入了1亿美元的研究经费。
三、连接器
• 1、连接器的基本结构 • 2、连接器的分类 • 3、连接器的基本性能要求 • 4、连接器选用的基本原则
1、连接器的基本结构
• 小结: • 从收缩电阻形成的原因可知，影响收缩电阻的主
要因素在于接触件材料的体积导电率，表面光滑 程度，接触件正压力大小，材料弹性形变、塑性 形变能力等。表面光洁度越高，可能形成的接触 点越多。正压力越大，可以形成的接触微区面积 越大。(从理论讲,其大小与接触区的直径和周长成 反比) • 表面膜电阻(一般认为由接触表面表面膜层和其他 污染膜层组成)可以近似认为是两个接触元件之间 的一个圆盘的薄膜电阻 (一般可通过机械力或电流 冲击破坏)
• 由于接触表面有一定粗糙度，真正的接触点非常小，（大多在微米范 围内），一旦在该处介入尘土颗粒或腐蚀生成物，用宏观方法是无法 观察的，只有借助微观检测手段，常用的如扫描电子显微镜（观察形 貌），X射线能谱仪，X射线波谱仪（分析元素成份），光学显微镜 （观察形貌）等。
• 因为腐蚀生成物大多绝缘，故接触表面不能用一般金属。常用的大多 为贵金属，如金合金（镍或钴）钯合金（镍）等，检验接触表面质量 也只能用微观手段，肉眼无法辨别。
绞线（麻花）插针接触件
• 圆筒形接触件中实心插针直径为Ф1.0mm和配合 的弹性插孔这样小的接触件，还较容易制造，但 是插针直径小于Ф 0.5mm以下的接触件并采用理 想的电导合金时，就有点发脆，与这样小的插针 相配的弹性插孔在可靠性方面也存在大量问题， 而绞线插针就解决此问题。该插针与线簧孔刚好 向反，它插针为柔性的。它的结构是在三股芯缆 铜线外包着七股铍铜线构成的弹性线缆做成一段 缆束，再压接在套筒上，最后鼓腰而形成绞线插 针。配合插孔为刚性圆筒。该接触件易实现高密 度，最小间距为1.27×1.27。
通常按使用场合分类
• 电缆连接器——此类连接器可使装了电缆的连接器与机箱上的 连接器、穿墙式连接器或另一个装了电缆的连接器相插合。
• 机柜连接器——此类连接器一般用于抽屉式机柜、插入式组件 及其他一些难于进行连接器插合操作的应用场合。
• 机电元件从设计上虽然仍保持一定的传统机械设 计方法，但内容却极其复杂，它包括：压力、温 度、腐蚀、尘土、绝缘、电磁干扰、微小型结构， 高频分布参数影响等一系列问题。从可靠性角度 而言，要在恶劣的环境中应用，而又要求价格低 廉是很困难的，法国通信公司曾作过估算，在通 信系统中，仅连接器、继电器、键盘这三种元件 大约占整个通信设备成本的20%-25%。
各类不同结构的接触偶（插针、插孔）
序 名称
图
形
序 名称ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
图
形
圆桶型 1插孔
开槽套管 5 组合插孔
2
同轴型 接触偶
绞线插针 6 接触偶
无极性 3 接触偶
4
闭口簧 片式插