电连接器常用接触件设计概要80
连接器的基础知识PPT课件
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接入，从另一半接出。连接li 器的这两部份分别称
n
为插头（阳头）和插座（阴e） 座）。
连
接
器
。
直
插
式
连
接
器
底 座（header）
底座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）。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（friction lock style）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 下图）。
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，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。
连接器的基础知识
1 什么是连接器？
连接器是我们电子工程技术人员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。例如，球场上点灯用的 连接器和硬盘驱动器的连接器，以及点燃火箭的连接器是大不相同的。 但是无论什么样的连接器，都要保证电流顺畅连续和可靠地流通。
水下插拔式电连接器设计及接触体分析
水下插拔式电连接器设计及接触体分析
刘培林;贾鹏;苏锋;王刚;黄长兴
【期刊名称】《机械工程师》
【年(卷),期】2018(000)012
【摘要】水下插拔连接器在水下设备中起到关键性的连接作用,最重要的是其具有即时通断的功能,大大提高了设备系统的机动性、安全性和适应性.通过分析水下插拔式电连接器的工作原理和结构组成,针对电连接器的关键部分接触体进行力学模型建立及分析,确定接触压力与接触弹片结构参数之间的函数关系式,并对接触弹片强度校核,同时利用UG与ANSYS Workbench联合仿真对接触体的插合与分离过程进行数值模拟,分析不同结构参数对接触弹片应力的影响,为高可靠性的电连接器接触件的设计提供方法和依据.
【总页数】8页(P62-68,73)
【作者】刘培林;贾鹏;苏锋;王刚;黄长兴
【作者单位】海洋石油工程股份有限公司,天津300451;哈尔滨工程大学机电工程学院,哈尔滨150001;海洋石油工程股份有限公司,天津300451;哈尔滨工程大学机电工程学院,哈尔滨150001;哈尔滨工程大学机电工程学院,哈尔滨150001
【正文语种】中文
【中图分类】TH137
【相关文献】
1.高温电连接器有限元热分析与接触件插拔试验 [J], 许成彬;潘骏;陈文华;贺青川;张利彬;梁俊
2.电连接器接触件插拔特性与接触电阻的仿真分析 [J], 任万滨;崔黎;翟国富;靳晋军
3.电连接器接触体结构参数对插拔特性的影响分析 [J], 张晓彤;鲁男;陈宏超;青春;郝健男
4.电连接器接触件插拔模拟试验系统的设计 [J], 王腾雨;任万滨
5.电连接器插拔应力下接触电阻分析 [J], 丁睿;倪俊芳;黄世彬
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接触电阻
主要受接触件材料、正压力、表面状态、使用电压和电流等因素影响。
1) 接触件材料电连接器技术条件对不同材质制作的同规格插配接触件，规定了不同的接触电阻考核指标。
如小圆形快速分离耐环境电连接器总规范GJB101-86规定，直径为1mm的插配接触件接触电阻，铜合金≤5mΩ,铁合金≤15mΩ。
2) 正压力接触件的正压力是指彼此接触的表面产生并垂直于接触表面的力。
随正压力增加，接触微点数量及面积也逐渐增加，同时接触微点从弹性变形过渡到塑性变形。
由于集中电阻逐渐减小，而使接触电阻降低。
接触正压力主要取决于接触件的几何形状和材料性能。
3) 表面状态接触件表面一是由于尘埃、松香、油污等在接点表面机械附着沉积形成的较松散的表膜，这层表膜由于带有微粒物质极易嵌藏在接触表面的微观凹坑处，使接触面积缩小，接触电阻增大，且极不稳定。
二是由于物理吸附及化学吸附所形成的污染膜，对金属表面主要是化学吸附，它是在物理吸附后伴随电子迁移而产生的。
故对一些高可靠性要求的产品，如航天用电连接器必须要有洁净的装配生产环境条件，完善的清洗工艺及必要的结构密封措施，使用单位必须要有良好的贮存和使用操作环境条件。
4) 使用电压使用电压达到一定阈值，会使接触件膜层被击穿，而使接触电阻迅速下降。
但由于热效应加速了膜层附近区域的化学反应，对膜层有一定的修复作用。
于是阻值呈现非线性。
在阈值电压附近，电压降的微小波动会引起电流可能二十倍或几十倍范围内变化。
使接触电阻发生很大变化，不了解这种非线***，就会在测试和使用接触件时产生错误。
5) 电流当电流超过一定值时，接触件界面微小点处通电后产生的焦耳热，作用而使金属软化或熔化，会对集中电阻产生影响，随之降低接触电阻。
接触电阻增大的原因及对温升的影响当两个金属导体相接触时，在接触区域内存在着一个附加电阻，称为接触电阻。
接触电阻由收缩电阻和膜电阻组成。
即：Rj=Rs Rb(1)Rs：收缩电阻Rb：表面膜电阻导体总电阻R为：R=Rl Rj(2)Rl—导体固有电阻Rj—接触电阻(R1=ρ.1/s;ρ为电阻系数；1为导体长度；s为截面面积，(3)F—加于两导体的机械压力(N)HB—材料的布氏硬度—与材料变形情况有关的系数，一般情况为～1，当接触面较平，弹性变形是主要的，则取小值，接触点全部是塑性变形时,=1n—接触点数目表面膜电阻Rb则与表面覆盖层的性质有关。
连接器设计规范
连接器设计规范一、SMT表面焊接技术设计规范⑴、SMT TYPE的连接器, 其所有零件脚与胶芯基准面相对位置度须≦0.15 mm。
⑵、SMT TYPE的连接器, 其所有零件脚最差位置度须与胶芯基准面等高度(= 0)。
⑶、SMT TYPE的连接器, 其所有零件脚最佳设计值应低于胶芯基准面0.05 mm。
⑷、SMT TYPE的连接器, 其所有零件脚最佳设计角度为90°。
⑸、SMT TYPE的连接器, 其所有零件脚次佳设计角度为向下倾斜约0°～2°(90°～92°)与PC Board 至少应有三分之一以上之接触。
⑹、SMT TYPE的连接器, 其所有零件脚最差设计角度为向上倾斜角度＜90°, 此设计角度会造成焊锡性不良。
⑺、SMT TYPE的连接位置度方向表示,以胶芯基面为零, 向上为正(+)向下为负(-)。
⑻、SMT端子在模、治具加工段须注意端子毛边方向,毛边不可在端子与PCB接触面。
二、SMT TYPE 连接器端子脚设计规范⑴、PAD的大小主要是受端子脚的Pitch与长`宽而影响。
⑵、Pitch愈大,相对的端子宽度与PAD宽度亦可加大。
b= a + 0.10 mm min. a = 端子脚宽度 c = 端子脚长度d= c + 0.40 mm min. b = PAD宽度 d = PAD 长度下列为建议之SMT TYPE 连接器端子脚与PC Board PAD接触范围单位 : mmPitch 0.50 mm 0.80 mm 1.0 mm 1.27 mm 2.0 mm 2.54 mma 0.20 0.25 0.40 0.40 0.60 0.60b 0.30 0.50 0.60 0.80 1.0 1.20c c c c c c cd c + 0.40 c + 0.40 c + 0.40 c + 0.40c +0.40c + 0.40e 0.20 0.30 0.40 0.47 1.0 1.34a=端子脚宽度；长度；e=PAD与PAD间之距离三、平整度设计建议规范(1)、SMT TYPE的连接器, 其所有零件脚的相对高低位置视为平整度,一般要求为0.10mmMax.(2)、平整度表示方式有下图所列几种方式；对SMT产品标准标示:①、端子间平整度②、端子与胶芯基准面位置度。
什么是接触电阻？连接器接触阻抗测试方法
什么是接触电阻？连接器接触阻抗测试方法在显微镜下观察连接器接触件的表面，尽管镀金层十分光滑，则仍能观察到5-10微米的凸起部分。
会看到插合的一对接触件的接触，并不整个接触面的接触，而是散布在接触面上一些点的接触。
实际接触面必然小于理论接触面。
根据表面光滑程度及接触压力大小，两者差距有的可达几千倍。
实际接触面可分为两部分：一是真正金属与金属直接接触部分。
即金属间无过渡电阻的接触微点，亦称接触斑点，它是由接触压力或热作用破坏界面膜后形成的。
部分约占实际接触面积的5-10%；二是通过接触界面污染薄膜后相互接触的部分。
因为任何金属都有返回原氧化物状态的倾向。
实际上，在大气中不存在真正洁净的金属表面，即使很洁净的金属表面，一旦暴露在大气中，便会很快生成几微米的初期氧化膜层。
例如铜只要2-3分钟，镍约30分钟，铝仅需2-3秒钟，其表面便可形成厚度约2微米的氧化膜层。
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。
此外，大气中的尘埃等也会在接触件表面形成沉积膜。
因而，从微观分析任何接触面都是一个污染面。
综上所述，真正接触电阻应由以下几部分组成：1) 集中电阻电流通过实际接触面时，由于电流线收缩（或称集中）显示出来的电阻。
将其称为集中电阻或收缩电阻。
2) 膜层电阻由于接触表面膜层及其他污染物所构成的膜层电阻。
从接触表面状态分析；表面污染膜可分为较坚实的薄膜层和较松散的杂质污染层。
故确切地说，也可把膜层电阻称为界面电阻。
3) 导体电阻实际测量电连接器接触件的接触电阻时，都是在接点引出端进行的，故实际测得的接触电阻还包含接触表面以外接触件和引出导线本身的导体电阻。
导体电阻主要取决于金属材料本身的导电性能，它与周围环境温度的关系可用温度系数来表征。
为便于区分，将集中电阻加上膜层电阻称为真实接触电阻。
而将实际测得包含有导体电阻的称为总接触电阻。
在实际测量接触电阻时，常使用按开尔文电桥四端子法原理设计的接触电阻测试仪（毫欧计），其专用夹具夹在被测接触件端接部位两端，故实际测量的总接触电阻R由以下三部分组成，可由下式表示：R= RC + Rf + Rp,式中：RC—集中电阻；Rf—膜层电阻；Rp—导体电阻。
接触件的常规端接方式
接触件的常规端接方式以接触件的常规端接方式为标题，我们将探讨接触件在不同领域中的常见端接方式。
接触件是一种用于连接电子元件的装置，它可以传递信号、电力或数据，并确保稳定可靠的连接。
在电子设备制造、通信、汽车工业等领域，接触件的端接方式具有重要的意义。
下面将介绍几种常规的接触件端接方式。
一、焊接端接方式：焊接是最常见也是最常用的接触件端接方式之一。
通过将接触件与其他元件进行热融合，使其牢固地连接在一起。
常用的焊接方式包括手工焊接、波峰焊接和表面贴装技术。
焊接方式具有连接牢固、信号传输稳定的特点，但需要专业的焊接技术和设备。
二、插拔端接方式：插拔是一种常见的接触件端接方式。
通过将接触件插入或拔出连接器的插槽中，实现电气连接。
插拔方式具有便于安装和维护的优势，适用于需要频繁更换接触件的场合。
常见的插拔接口包括USB接口、音视频接口和电源接口等。
三、压接端接方式：压接是一种常见的机械连接方式，通过将接触件与导体或其他接触件进行压紧，实现电气连接。
压接方式具有连接可靠、成本低廉的特点，广泛应用于汽车工业和电子设备制造。
常见的压接方式包括压接端子、弹簧接触件和压接连接器等。
四、插焊结合端接方式：插焊结合是一种常用的接触件端接方式。
通过将接触件的引脚插入连接器的插槽中，并进行焊接，实现电气连接。
插焊结合方式既兼顾了插拔的便利性，又保证了连接的稳定性。
常见的插焊结合方式包括DIP插座、SMT插座和插板等。
五、压力接触端接方式：压力接触是一种常见的接触件端接方式，通过接触件的弹性变形，使其与导体或其他接触件之间产生足够的接触压力，实现电气连接。
压力接触方式具有连接可靠、接触电阻低的优势，适用于高频信号传输和高速数据传输。
常见的压力接触方式包括弹簧接触片、弹簧针座和弹簧排针等。
在不同的应用领域中，接触件的端接方式各有特点。
在电子设备制造中，焊接和插焊结合是常用的方式，可以确保连接的稳定性和可靠性；在通信领域，插拔和压接方式常见，便于安装和维护；在汽车工业中，压接和压力接触方式被广泛采用，可以适应恶劣的工作环境和振动条件。
常规冠簧接触对的寿命影响因素研究
第５期２０２３年１０月机电元件ＥＬＥＣＴＲＯＭＥＣＨＡＮＩＣＡＬＣＯＭＰＯＮＥＮＴＳＶｏｌ ４３Ｎｏ ５Ｏｃｔ ２０２３收稿日期：２０２３－０５－１５常规冠簧接触对的寿命影响因素研究胡 月，李 伟，万前茂（四川永贵科技有限公司，四川绵阳，６２１０００） 摘要：冠簧接触件作为电连接器常用的接触件形式之一，其高寿命应用场景中能否保持稳定、可靠接触是评估应用此接触形式的电连接器性能好坏的核心指标。
本文从理论角度分析了影响冠簧接触对寿命的主要因素，并通过对一款典型冠簧接触对的优化设计及试验验证得出：插针镀层、冠簧长度、冠簧压缩量是影响常规冠簧接触对寿命的关键因素。
关键词：电连接器；冠簧；接触对；高寿命Ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１０００－６１３３．２０２３．０５．０１４中图分类号：ＴＰ３９１ ９ 文献标识码：Ａ 文章编号：１０００－６１３３（２０２３）０５－００５２－０６１ 引言冠簧接触作为电连接器常用的接触件形式之一，具有结构简单、性能稳定、使用规格范围大等优点。
但是冠簧接触对机械寿命要求相对不高，根据实际应用经验知，目前常用的冠簧接触对插拔几千次后，插孔的力值便无法达到要求，插针表面也出现了严重磨损。
对于一些经常插拔和微动的连接器，冠簧接触对现有的寿命状态无法满足其使用要求。
因此，探究影响冠簧接触对寿命的影响因素，优化冠簧接触对性能，对于对寿命有高要求的应用场合的连接器具有极其重要的价值。
本文首先从理论角度对影响冠簧接触对寿命的因素进行分析，然后通过对一款典型的常规冠簧接触对的各参数进行优化设计及试验对比验证，分析得出其中的关键因素。
图１ 冠簧接触件结构２ 冠簧接触件寿命影响因素分析冠簧接触对由三部分组成：插孔体、插针、冠簧，其结构示意图如图１所示。
在接触对对插的过程中直接接触的是插针与冠簧，因此其寿命的高低由插针及冠簧的寿命直接决定。
已有研究发现：抛开接触对使用的环境因素，单从接触对本身考虑，其主要失效有：接触压力不足、接触磨损、镀层接触状态改变等［１］。
连接器常用标准汇总
标准号
标准名称
1
GB 13140.3-2008
家用和类似用途低压电路用的连接器件第2部分:作为独立单元的带无螺纹型夹紧件的连接器件的特殊要求无螺纹型夹紧件的连接器件的特殊要求
2
GB 13140.4-2008
家用和类似用途低压电路用的连接器件第2部分:作为独立单元的带刺穿绝缘型夹紧件的连接器件的特殊要求
道路车辆牵引车和挂车之间的电连接器第1部分:24V标称电压车辆的制动系统和行走系的连接
53
GB/T 20716.2-2006
道路车辆牵引车和挂车之间的电连接器第2部分:12V标称电压车辆的制动系统和行走系的连接
54
GB/T 20717-2006
道路车辆牵引车和挂车之间的电连接器24V15芯型
55
GB/T 20718-2006
22
GB/T 14865-1993
SMB型射频同轴连接器
23
GB/T 14947-1994
声系统设备互连用连接器的应用
24
GB/T 15125-1994
信息技术数据通信25插针DTE/DCE接口连接器及接触件号分配
25
GB/T 15157.14-2007
频率低于3MHz的印制板连接器第14部分:音频、视频和音像设备用低音频及视频圆形连接器详细规范
纤维光学互连器件和无源器件基本试验和测量程序第3-40部分:检查和测量带保偏光纤尾纤连接器的消光比
48
GB/T 18501.1-2001
有质量评定的直流和低频模拟及数字式高速数据处理设备用连接器第1部分:总规范
49
GB/T 18501.2-2001
直流和低频模拟及数字式高速数据处理设备用连接器第2部分:有质量评定的圆形连接器分规范
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摘要：通过对目前电连接器中常用的五种结构接触件的设计结构和制造工艺进行分计方法和工艺上应注意的事项，提出了接触件适用的连接器类型，并提供了不同接触件的材料选择及接触压力和受力分析参考。
关键词：电连接器；接触件；
电连接器的接触件把信号从电连接器的输入端传送到输出端的。其接触性能的可靠与否，直接影响信号的传输。电子产品会因其失效而引发故障，甚至造成特别严重的后果。因此，对其插针、插孑进行研究，并且有针对性地对其加以优化，从而提高电连接器的可靠性。
5.爪簧式插孔设计要点爪簧式插孔的特点包括较多接触点、柔和的插拔性、较高机械寿命，机械接触寿命一般≥1000次，广泛应用于中小型的连接器，该种类型接触件如果用于矩形电连接器，应用标准是插合直径在3 mm到0.40 mm之间。该种形式的插孔由爪簧簧片和插孔基体组成，簧片形状是中间朝内圆弧状弯曲爪形，插孔基体是圆筒形结构。该类型插孔通常会设计成过盈配合或过度配合。过盈配合式运用压强的过盈配合，把簧片强制固定到插孔基体端部；过度配合式为，在圆筒前端孔槽中有一个圆槽，簧片在过度配合装入的作用下，插入插孔基体，簧片靠向外弹力固定到圆槽内。工作原理：通过弹簧变形弹力产生插针与插孔的接触压力。弹簧片尺寸取决于簧片材料、圆弧尺寸、弹性爪数量和宽度，设计时可适当参照悬臂梁插孔计算方法确定弹簧片尺寸形状。
二、材料选择
由于铜合金材料具有较低的电阻和较好的导电性，因此，连接器接触件一般均采用为铜合金材料制成。目前，国内外连接器设计时常见接触件选择的材料主要有锡青铜、黄铜、铍青铜等.零件类型材料名称及牌号零件类型材料名称及牌号接触件是所有连接器中的核心部件，根据连接器的使用环境、电性能和结构特点等方面要求，综合考虑选择不同结构形式的接触件，接触件结构的设计是否合理，通常会导致整个连接器设计方案的成与败。
随着新技术、新材料研究的迅速发展，接触件的接触可靠性要求也在不断的提高，预计在今后相当长时间内此五种接触结构仍将是连接器领域使用的最为通用的接触结构，如何利用新技术、新材料来提高接触件的接触可靠性，将是我们连接器领域电接触研究的新课题。
参考文献：
［1］.万民.电连接器接触件优化设计研究.2017
［2］.章继红．电接触理论与设计技术.2017
1.刚性插针从不同类型接触件使用的刚性差异分析，其零件结构形式不复杂，设计中要考虑的问题是插针插合引导端结构，希望让插合力不高，同时还要保证可靠的插合性，就要求插针的接触段表面有小的粗糙度，尺寸精度≤0.03mm，保证插针插合端是直接圆角或者是锥形圆角，见图1。这两种不同的结构也适合使用在不同类型接触件上，接触端直径≥2 mm使用直接圆角，小于该值，一般建议用锥形圆角。刚性插针应使用精密自动形式的机械加工，才能保证尺寸精度和表面粗糙度满足要求。
一、各种电连接器中的常见接触件类型
电连接器中使用的接触件大多数均为弹性件与刚性件之间的弹性接触实现接触连接。根据国内外常用连接器领域的接触结构情况，在连接器领域中应用最广泛的接触件类型主要有以下五种结构类型：ａ.刚性插针与悬臂式插孔接触型；ｂ.刚性插针与线簧式插孔接触型；ｃ.刚性插针与冠簧式插孔接触型；ｄ.刚性插针与爪簧式插孔接触型；e.刚性插孔与绞线插针接触型。据统计目前采用此四种结构的产品大约占有国内连接器的70％以上，故本文主要针对该五种结构进行研究。