1、什么是連接器?
連接器，即CONNECTOR。國內(nèi)亦稱作接插件、插頭和插座。一般是指電連接器。即連接兩個有源器件的器件，傳輸電流或信號。
連接器是我們電子工程技術(shù)人員經(jīng)常接觸的一種部件。它的作用非常單純：在電路內(nèi)被阻斷處或孤立不通的電路之間，架起溝通的橋梁，從而使電流流通，使電路實(shí)現(xiàn)預(yù)定的功能。連接器是電子設(shè)備中不可缺少的部件，順著電流流通的通路觀察，你總會發(fā)現(xiàn)有一個或多個連接器。連接器形式和結(jié)構(gòu)是千變?nèi)f化的，隨著應(yīng)用對象、頻率、功率、應(yīng)用環(huán)境等不同，有各種不同形式的連接器。例如，球場上點(diǎn)燈用的連接器和硬盤驅(qū)動器的連接器，以及點(diǎn)燃火箭的連接器是大不相同的。但是無論什么樣的連接器，都要保證電流順暢連續(xù)和可靠地流通。 就泛指而言，連接器所接通的不僅僅限于電流，在光電子技術(shù)迅猛發(fā)展的今天，光纖系統(tǒng)中，傳遞信號的載體是光，玻璃和塑料代替了普通電路中的導(dǎo)線，但是光信號通路中也使用連接器，它們的作用與電路連接器相同。由于我們只關(guān)心電路連接器，所以，本課程將緊密結(jié)合Molex公司的產(chǎn)品，集中介紹電路連接器及其應(yīng)用。
2、為什么要使用連接器?
設(shè)想一下如果沒有連接器會是怎樣?這時電路之間要用連續(xù)的導(dǎo)體永久性地連接在 一起，例如電子裝置要連接在電源上，必須把連接導(dǎo)線兩端，與電子裝置及電源通過某種方法(例如焊接)固定接牢。這樣一來，無論對于生產(chǎn)還是使用，都帶來了諸多不便。 以汽車電池為例。假定電池電纜被固定焊牢在電池上，汽車生產(chǎn)廠為安裝電池就增加了工作量，增加了生產(chǎn)時間和成本。電池?fù)p壞需要更換時，還要將汽車送到維修站，脫焊拆除舊的，再焊上新的，為此要付較多的人工費(fèi)。有了連接器就可以免除許多麻煩，從商店買個新電池，斷開連接器，拆除舊電池，裝上新電池，重新接通連接器就可以了。這個簡單的例子說明了連接器的好處。它使設(shè)計(jì)和生產(chǎn)過程更方便、更靈活，降低了生產(chǎn)和維護(hù)成本。
連接器的好處：
1、改善生產(chǎn)過程
連接器簡化電子產(chǎn)品的裝配過程。也簡化了批量生產(chǎn)過程;
2、易于維修
如果某電子元部件失效，裝有連接器時可以快速更換失效元部件;
3、便于升級
隨著技術(shù)進(jìn)步，裝有連接器時可以更新元部件，用新的、更完善的元部件代替舊的;
4、提高設(shè)計(jì)的靈活性
使用連接器使工程師們在設(shè)計(jì)和集成新產(chǎn)品時，以及用元部件組成系統(tǒng)時，有更大的靈活性。
3、連接器的基本性能
連接器知識連接器的基本性能可分為三大類：即機(jī)械性能、電氣性能和環(huán)境性能。 另一個重要的機(jī)械性能是連接器的機(jī)械壽命。機(jī)械壽命實(shí)際上是一種耐久性(durability)指標(biāo)，在GB5095中把它叫作機(jī)械操作。它是以一次插入和一次拔出為一個循環(huán)，以在規(guī)定的插拔循環(huán)后連接器能否正常完成其連接功能(如接觸電阻值)作為評判依據(jù)。
1.機(jī)械性能就連接功能而言，插拔力是重要地機(jī)械性能。插拔力分為插入力和拔出力(拔出力亦稱分離力)，兩者的要求是不同的。在有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中有最大插入力和最小分離力規(guī)定，這表明，從使用角度來看，插入力要小(從而有低插入力LIF和無插入力ZIF的結(jié)構(gòu))，而分離力若太小，則會影響接觸的可靠性。 連接器的插拔力和機(jī)械壽命與接觸件結(jié)構(gòu)(正壓力大小)接觸部位鍍層質(zhì)量(滑動摩擦系數(shù))以及接觸件排列尺寸精度(對準(zhǔn)度)有關(guān)。
2.電氣性能連接器的主要電氣性能包括接觸電阻、絕緣電阻和抗電強(qiáng)度。
①接觸電阻高質(zhì)量的電連接器應(yīng)當(dāng)具有低而穩(wěn)定的接觸電阻。連接器的接觸電阻從幾毫歐到數(shù)十毫歐不等。
②絕緣電阻衡量電連接器接觸件之間和接觸件與外殼之間絕緣性能的指標(biāo)，其數(shù)量級為數(shù)百兆歐至數(shù)千兆歐不等。
③抗電強(qiáng)度或稱耐電壓、介質(zhì)耐壓，是表征連接器接觸件之間或接觸件與外殼之間耐受額定試驗(yàn)電壓的能力。
④其它電氣性能。
電磁干擾泄漏衰減是評價連接器的電磁干擾屏蔽效果,電磁干擾泄漏衰減是評價連接器的電磁干擾屏蔽效果，一般在100MHz~10GHz頻率范圍內(nèi)測試。
對射頻同軸連接器而言，還有特性阻抗、插入損耗、反射系數(shù)、電壓駐波比(VSWR)等電氣指標(biāo)。由于數(shù)字技術(shù)的發(fā)展，為了連接和傳輸高速數(shù)字脈沖信號，出現(xiàn)了一類新型的連接器即高速信號連接器，相應(yīng)地，在電氣性能方面，除特性阻抗外，還出現(xiàn)了一些新的電氣指標(biāo)，如串?dāng)_(crosstalk)，傳輸延遲(delay)、時滯(skew)等。
3.環(huán)境性能常見的環(huán)境性能包括耐溫、耐濕、耐鹽霧、振動和沖擊等。
①耐溫目前連接器的最高工作溫度為200℃(少數(shù)高溫特種連接器除外)，最低溫度為-65℃。由于連接器工作時，電流在接觸點(diǎn)處產(chǎn)生熱量，導(dǎo)致溫升，因此一般認(rèn)為工作溫度應(yīng)等于環(huán)境溫度與接點(diǎn)溫升之和。在某些規(guī)范中，明確規(guī)定了連接器在額定工作電流下容許的最高溫升。
②耐濕潮氣的侵入會影響連接h絕緣性能，并銹蝕金屬零件。恒定濕熱試驗(yàn)條件為相對濕度90%~95%(依據(jù)產(chǎn)品規(guī)范，可達(dá)98%)、溫度+40±20℃，試驗(yàn)時間按產(chǎn)品規(guī)定，最少為96小時。交變濕熱試驗(yàn)則更嚴(yán)苛。
③耐鹽霧連接器在含有潮氣和鹽分的環(huán)境中工作時，其金屬結(jié)構(gòu)件、接觸件表面處理層有可能產(chǎn)生電化腐蝕，影響連接器的物理和電氣性能。為了評價電連接器耐受這種環(huán)境的能力，規(guī)定了鹽霧試驗(yàn)。 它是將連接器懸掛在溫度受控的試驗(yàn)箱內(nèi)，用規(guī)定濃度的氯化鈉溶液用壓縮空氣噴出，形成鹽霧大氣，其暴露時間由產(chǎn)品規(guī)范規(guī)定，至少為48小時。
④振動和沖擊耐振動和沖擊是電連接器的重要性能，在特殊的應(yīng)用環(huán)境中如航空和航天、鐵路和公路運(yùn)輸中尤為重要，它是檢驗(yàn)電連接器機(jī)械結(jié)構(gòu)的堅(jiān)固性和電接觸可靠性的重要指標(biāo)。在有關(guān)的試驗(yàn)方法中都有明確的規(guī)定。沖擊試驗(yàn)中應(yīng)規(guī)定峰值加速度、持續(xù)時間和沖擊脈沖波形，以及電氣連續(xù)性中斷的時間。
⑤其它環(huán)境性能根據(jù)使用要求，電連接器的其它環(huán)境性能還有密封性(空氣泄漏、液體壓力)、液體浸漬(對特定液體的耐惡習(xí)化能力)、低氣壓等。
4、連接器的類別及定義
由于連接器的結(jié)構(gòu)日益多樣化，新的結(jié)構(gòu)和應(yīng)用領(lǐng)域不斷出現(xiàn)，試圖用一種固定的模式來解決分類和命名問題，已顯得難以適應(yīng)。盡管如此，一些基本的分類仍然是有效的。
1.互連的層次
根據(jù)電子設(shè)備內(nèi)外連接的功能，互連(interconnection)可分為五個層次。
① 芯片封裝的內(nèi)部連接
② IC封裝引腳與PCB的連接。典型連接器IC插座。
③ 印制電路與導(dǎo)線或印制板的連接。典型連接器為印制電路連接器。
④ 底板與底板的連接。典型連接器為機(jī)柜式連接器。
⑤ 設(shè)備與設(shè)備之間的連接。典型產(chǎn)品為圓形連接器。
第③和④層次有某些重迭。在五個層次的連接器中，市場額最高的是第③和第⑤層次的產(chǎn)品，而目前增長最快的是第③層次的產(chǎn)品。
2.連接器規(guī)格的層次
按照國際電工委員會(IEC)的分類，連接器屬于電子設(shè)備用機(jī)電元件，其規(guī)格層次為：
門類(family)例：連接器
分門類(sub-family)例：圓形連接器
類型(type)例：YB型圓形連接器
品種(style)例：YB3470
規(guī)格(variant)
3.連接器在我國的定義
在我國的行業(yè)管理中，把連接器與開關(guān)、鍵盤等統(tǒng)稱為電接插元件，而電接插元件與繼電器則統(tǒng)稱機(jī)電組件。
4.連接器的產(chǎn)品類別
連接器產(chǎn)品類型的劃分雖然有些混亂，但從技術(shù)上看，連接器產(chǎn)品類別只有兩種基本的劃分辦法：①按外形結(jié)構(gòu)：圓形和矩形(橫截面)，②按工作頻率：低頻和高頻(以3MHz為界)。
按照上述劃分，同軸連接器屬于圓形，印制電路連接器屬于矩形(從歷史上看，印制電路連接器確實(shí)是從矩形連接器中分離出來自成一類的)，而目前流行的矩形連接器其截面為梯形，近似于矩形。以3MHz為界劃分低頻和高頻與無線電波的頻率劃分也是基本一致的。
至于其它按用途、安裝方式、特殊結(jié)構(gòu)、特殊性能等還可以劃分出許多不同的類型，并常常出現(xiàn)在刊物和制造商的宣傳品中，但一般只是為了突出某一特征和用途，基本分類仍然沒有超出上述的劃分原則。
考慮到連接器的技術(shù)發(fā)展和實(shí)際情況，從其通用性和相關(guān)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，連接器可劃分以下幾種類別(分門類)：①低頻圓形連接器;②矩形連接器;③印制電路連接器;④射頻連接器;⑤光纖連接器。
5.連接器的型號命名
連接器的型號命名是客戶采購和制造商組織生產(chǎn)的依據(jù)。在國內(nèi)外連接器行業(yè)中，產(chǎn)品型號命名有兩種思路：一種是用字母代號加數(shù)字的辦法，力求在型號命名中反映產(chǎn)品的主要結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。這種方式的好處是易于識別，但排列太長，過于復(fù)雜，隨著連接器的小型化，給打印帶來很多困難。目前國內(nèi)仍流行這種方式，并在某些行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)甚至國標(biāo)中作出了規(guī)定，如SJ2298-83(印制電路連接器)、SJ2297-83(矩形連接器)、SJ2459-84(帶狀電纜連接器)、GB9538-88(帶狀電纜連接器)等。由于連接器結(jié)構(gòu)的日益多樣化，在實(shí)踐中用一種命名規(guī)則復(fù)蓋某一類連接器越來越困難。另一種思路是用阿拉伯?dāng)?shù)字組合。這種方式的好處是簡潔，便于計(jì)算機(jī)管理和小型產(chǎn)品的標(biāo)志打印。國際上主要的連接器制造商目前均采用這種方式?？梢灶A(yù)計(jì)由各制造商制訂反映自身特色的命名辦法將會逐漸取代在計(jì)劃經(jīng)濟(jì)體制下由全行業(yè)統(tǒng)一規(guī)定某種命名規(guī)則的辦法。
5、連接器市場發(fā)展概況
隨著消費(fèi)電子、汽車電子、通信終端市場的快速增長以及全球連接器生產(chǎn)能力不斷向亞洲及中國轉(zhuǎn)移，亞洲已成為連接器市場最有發(fā)展?jié)摿Φ牡胤?，而中國將成為全球連接器增長最快和容量最大的市場。據(jù)估計(jì)，未來中國連接器市場的成長速度將繼續(xù)超過全球平均水平，過去幾年，中國連接器的市場規(guī)模年均增速達(dá)到15%。
電連接器的主要配套領(lǐng)域有交通、通信、網(wǎng)絡(luò)、IT、醫(yī)療、家電等，配套領(lǐng)域產(chǎn)品技術(shù)水平的快速發(fā)展及其市場的快速增長，強(qiáng)有力地牽引著連接器技術(shù)的發(fā)展。到目前為止，連接器已發(fā)展成為產(chǎn)品種類齊全、品種規(guī)格豐富、結(jié)構(gòu)型式多樣、專業(yè)方向細(xì)分、行業(yè)特征明顯、標(biāo)準(zhǔn)體系規(guī)范的系列化和專業(yè)化的產(chǎn)品。
總體上看，連接器技術(shù)的發(fā)展呈現(xiàn)出如下特點(diǎn)：信號傳輸?shù)母咚倩蛿?shù)字化、各類信號傳輸?shù)募苫a(chǎn)品體積的小型化微型化、產(chǎn)品的低成本化、接觸件端接方式表貼化、模塊組合化、插拔的便捷化等等。以上技術(shù)代表了連接器技術(shù)的發(fā)展方向，但需要說明的是：以上技術(shù)并不是所有連接器都必需的，不同配套領(lǐng)域和不同使用環(huán)境的連接器，對以上技術(shù)的需求點(diǎn)是完全不一樣的。
6、連接器的發(fā)展方向
連接器的發(fā)展應(yīng)向小型化、高密度、高速傳輸、高頻方向發(fā)展。小型化是指連接器中心間距更小，高密度是實(shí)現(xiàn)大芯數(shù)化。高密度PCB(印制電路板)連接器有效接觸件總數(shù)達(dá)600芯，專用器件最多可達(dá)5000芯。高速傳輸是指現(xiàn)代計(jì)算機(jī)、信息技術(shù)及網(wǎng)絡(luò)化技術(shù)要求信號傳輸?shù)臅r標(biāo)速率達(dá)兆赫頻段，脈沖時間達(dá)到亞毫秒，因此要求有高速傳輸連接器。高頻化是為適應(yīng)毫米波技術(shù)發(fā)展，射頻同軸連接器均已進(jìn)入毫米波工作頻段。
7、國內(nèi)外知名的連接器廠商
中航光電、航天電器、四川華豐、富士康科技、Tyco Electronics、 Molex、 Amphenol、 FCI、JAE(僅供參考)
連接器常用術(shù)語大全
1. 連接器：通常裝接在電纜或設(shè)備上，供傳輸線系統(tǒng)電連接的可分離元件(轉(zhuǎn)接器除外)
2. 射頻連接器：是在射頻范圍內(nèi)使用的連接器。
3. 視頻：頻率范圍在3HZ∽30MHZ之間的無線電波。
4. 射頻：頻率范圍在3千HZ∽3000GHZ之間的無線電波。
5. 高頻：頻率范圍在3MHZ∽30MHZ之間的無線電波。
6. 同軸：內(nèi)導(dǎo)體具有介質(zhì)支撐，結(jié)構(gòu)上能在測量中采用頻率范圍內(nèi)得到最小的內(nèi)反射系數(shù)。
7. 三同軸：由具有公共軸線并且相互絕緣的三層同心導(dǎo)體組成的傳輸線。
8. 等級：連接器在機(jī)械和電氣精密度方面特別是在規(guī)定的反射系數(shù)方面的水平。
9. 通用連接器(2級)：采用最寬的容許尺寸偏差(公差)制造，但仍能保證最低限度的規(guī)定性能和互配性的一種連接器。
注：反射系數(shù)的要求可規(guī)定，也可以不規(guī)定。
10.高性能連接器(1級)：按頻率變化來規(guī)定反射系數(shù)極限值的一種連接器，通常所規(guī)定的尺寸公差不比相應(yīng)的2級連接器嚴(yán)格，但是需要保證連接器滿足反射系數(shù)的要求時，制造廠有責(zé)任選擇較嚴(yán)的公差。
11.標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)連接器(0級)：用來對1級和2級連接器進(jìn)行反射系數(shù)測量的一種精密制造的具體類型連接器，對測量結(jié)果引起的誤差可以忽略不計(jì)。
注：標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)連接器通常是不同類型間轉(zhuǎn)接器的一部分，而轉(zhuǎn)接器與精密連接器連接構(gòu)成測試設(shè)備的一部分。
12.密封
12.1密封連接器：具有能滿足規(guī)定的氣體，潮氣或液體密封性要求的連接器。
12.2隔障密封：防止與氣體、潮氣或液體沿著軸向進(jìn)入連接器殼體內(nèi)部的密封。
12.3面板密封：防止氣體、潮氣或液體通過安裝孔進(jìn)入固定或轉(zhuǎn)接器殼體與面板之間的密封。
注：密封件通常作為獨(dú)立產(chǎn)品提供。
12.4插合面密封：防止氣體、潮氣或液體進(jìn)入一對插合連接器界面處的密封。
12.5氣密封：滿足IEC60068-2-17《基本環(huán)境試驗(yàn)規(guī)程第2部分：試驗(yàn)-試驗(yàn)Q：密封》中試驗(yàn)Qk規(guī)定要求的密封。
連接器的基本結(jié)構(gòu)組成
連接器的基本結(jié)構(gòu)件有①接觸件;②絕緣體;③外殼(視品種而定);④附件。
1.接觸件(contacts) 是連接器完成電連接功能的核心零件。一般由陽性接觸件和陰性接觸件組成接觸對，通過陰、陽接觸件的插合完成電連接。
陽性接觸件為剛性零件，其形狀為圓柱形(圓插針)、方柱形(方插針)或扁平形(插片)。陽性接觸件一般由黃銅、磷青銅制成。
陰性接觸件即插孔，是接觸對的關(guān)鍵零件，它依靠彈性結(jié)構(gòu)在與插針插合時發(fā)生彈性變形而產(chǎn)生彈性力與陽性接觸件形成緊密接觸，完成連接。插孔的結(jié)構(gòu)種類很多，有圓筒型(劈槽、縮口)、音叉型、懸臂梁型(縱向開槽)、折迭型(縱向開槽，9字形)、盒形(方插孔)以及雙曲面線簧插孔等。
2.絕緣體 絕緣體也常稱為基座(base)或安裝板(insert)，它的作用是使接觸件按所需要的位置和間距排列，并保證接觸件之間和接觸件與外殼之間的絕緣性能。良好的絕緣電阻、耐電壓性能以及易加工性是選擇絕緣材料加工成絕緣體的基本要求。
3.殼體 也稱外殼(shell)，是連接器的外罩，它為內(nèi)裝的絕緣安裝板和插針提供機(jī)械保護(hù)，并提供插頭和插座插合時的對準(zhǔn)，進(jìn)而將連接器固定到設(shè)備上。
4.附件 附件分結(jié)構(gòu)附件和安裝附件。結(jié)構(gòu)附件如卡圈、定位鍵、定位銷、導(dǎo)向銷、聯(lián)接環(huán)、電纜夾、密封圈、密封墊等。安裝附件如螺釘、螺母、螺桿、彈簧圈等。附件大都有標(biāo)準(zhǔn)件和通用件。
連接器的結(jié)構(gòu)原理簡介
連接器的基本結(jié)構(gòu)件有①接觸件;②絕緣體;③外殼(視品種而定);④附件。
1、接觸件(contacts)
是連接器完成電連接功能的核心零件。一般由陽性接觸件和陰性接觸件組成接觸對，通過陰、陽接觸件的插合完成電連接。
陽性接觸件為剛性零件，其形狀為圓柱形(圓插針)、方柱形(方插針)或扁平形(插片)。陽性接觸件一般由黃銅、磷青銅制成。]
2.絕緣體
絕緣體也常稱為基座(base)或安裝板(insert)，它的作用是使接觸件按所需要的位置和間距排列，并保證接觸件之間和接觸件與外殼之間的絕緣性能。良好的絕緣電阻、耐電壓性能以及易加工性是選擇絕緣材料加工成絕緣體的基本要求。
3.殼體
也稱外殼(shell)，是連接器的外罩，它為內(nèi)裝的絕緣安裝板和插針提供機(jī)械保護(hù)，并提供插頭和插座插合時的對準(zhǔn)，進(jìn)而將連接器固定到設(shè)備上。
4.附件
附件分結(jié)構(gòu)附件和安裝附件。結(jié)構(gòu)附件如卡圈、定位鍵、定位銷、導(dǎo)向銷、聯(lián)接環(huán)、電纜夾、密封圈、密封墊等。安裝附件如螺釘、螺母、螺桿、彈簧圈等。附件大都有標(biāo)準(zhǔn)件和通用件。
