电子连接器的定义和结构组成-电子连接器生产设备厂家排名

 

本文中的内容部分来自于英文版《Electronics connector handbook， Theory and Applications》,作者是 Robert S.Mroczkowski。本人在整理时，部分借鉴了其中的内容。并做了一定的更新。

什么是连接器？

定义一个连接器至少有两种方法：从功能上和从结构上。

第一种定义连接器的方法是针对其应该达到和必须达到的要求而言的。这种定义关注的是连接器应用时的功能性和运行的环境。第二种定义连接器的方法关注的是连接器本身，以及它的设计方法和制造材料。由于连接器的应用、运行环境及功能性要求直接影响连接器的设计，本文就从连接器的功能性定义开始。

1.连接器功能

连接器的应用范围十分广泛。电子连接器的功能性定义是：

连接器是一个电子系统，其作用是在两个子系统之间提供一个可分离的连接，而又不会对系

统的性能产生不可接受的影响。

定义中的关键词是“电子系统”、“可分离的”和“不可接受的影响”。

连接器是一种电子系统是因为：它是通过机械方法产生的电性连接。如将要讨论到的，端子弹性机构所发生的偏移会在配合的两部分间产生一个力，这就使得接触界面之间产生金属性连接。接触界面“可分离性”是我们要使用连接器的首要理由。可分离性的需求具有很多的原因。它可以独立的制造零件或子系统，而最后装配可在一个主要的地方进行。可分离性也可以使得零件或子系统的维护或升级带来方便，其不需要修改整个系统。可分离性得以应用的另一个原因是可携带性和支持外围扩展设备。

另一方面，可分离性引入了一个额外的、在子系统间的接触界面，此界面不能产生任何“不可接受的影响”，尤其是在系统的性能上不能产生不可接受的电性能的影响。这些影响包括：例如在系统间产生不可接受的失真或信号失效，或者是通过连接器的电能损失。毫伏电压降产生的电能损失将会成为功能性的主要设计依据，因为由于损失使得主板的电能需求也将增加。

“可分离性”和“不可接受”的限制是由连接器的应用而定。可分离性包括在多次插拔过程中，连接器提供与另一连接器相配合所必需的作用力，保证其连接性能不受影响。典型的插拔次数需求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）。由于电路的数量或功能上的需要以及连接器互相连接的增加，对插拔力的要求变得更加的重要。为了提供更多的功能性要求，连接器上端子的位数也必须要增加，这样就产生了更大的连接器配合力。根据连接器的使用场合和功能要求，其端子数从几十到上千不等。

2 连连接器的结构

一个基本的连接器包括四个部分，这些组成部分如图所示。

 a) 端子间的接触界面

 b) 端子的表面处理

 c)端子的弹片

 d) 连接器的壳体连接器的接触界面包括两个部分，一个是可分离的接触界面，比如图中的公针与母针的配合区；另一个是永久性连接界面，比如图中的端子与PCB 的焊接或端子与电线的压接。

图中的放大图是端子可分离界面的放大，可以看出端子的可分离界面都是由一些凸凹不平的点接触的。这些接触点的多少是由接触界面的正压力、硬度以及几何形状决定的。 当然这些参数与材料的导电率相结合就构成了接触电阻的影响因素。

端子表面的镀层是为了优化接触界面的。这就是端子的表面处理。端子的表面处理可分为贵金属镀层和非贵金属镀层。贵金属镀层的意思就是这个材料在空气中不易被氧化，比如金、或者钯。非贵金属镀层指的是在空气中容易被氧化的材料，比如锡和银。

对于这两种不同的镀层就要考虑不同的失效机制和应用。

贵金属镀层多用于插拔寿合比较高的应用中，配合的端子间的正压力可以比较小一些，磨损也少。当然插拔寿命会高很多。但是由于原子多孔性的原因，金镀层表面会不完整，这样就会出现孔隙腐蚀和腐蚀漫延。从而在孔隙附件形成一些氧化物，导致接触电阻的升高。

非贵金属的锡镀层表面是一层氧化锡层，这层氧化锡具有自息性，可以把内部的锡与空气隔绝开来，避免锡的进一步氧化。在应用时，需要母端子提供足够的力把锡表面的氧化层破坏并移出，这样才能保证公母端子是与纯锡接触形成金属性连接的。锡比较软，镀锡产品的插拔寿命一般不超过25次。另外，这个接触界面在产品的应用中就不能发生锡的再次氧化。但由于振动或者热胀冷缩的存在，接触界面会发生微动，从而产生微动腐蚀，这是镀锡产品主要失效机制。主要的防护方法是增加正压力或者使用防微动腐蚀油。当然使用盐雾测试的方法是验证不了这种失效的。

端子的正压力是由端子材料决定的，端子材料的主要选择要点是根据设计正压力的需要，选择材料的导电率和机械强度，更重要的一点是要确定材料的应力松弛性能。应力松弛就是材料随着时间和温度的变化，材料本身的机械强度会下降，也称为老化。当然老化了的材料做成的产品的正压力有可能会不足以保证接触电阻，还有可能引起接触界面的微动腐蚀。

连接器塑胶材料在选择时主要关注材料的介电强度（其决定也连接器的耐电压和工作电压）；CTI(相对漏电启痕指数）其决定了连接器的漏电可靠性；阻燃等级，包括灼热丝要求等；RTI elec 相对工作温度指标，其决定了连接器可以长期工作的最高温度。当然也要关于塑胶材料的一些机械性能，使其达到相应的机械保持力和锁扣力等设计要求。