军用连接器专业学习知识

第一章概论
一、什么是连接器
连接器的作用非常单纯：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，保证电流顺畅连续和可靠地流通，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。

二、为什么要使用连接器
设想一下如果没有连接器会是怎样？这时电路之间要用连续的导体永久性地连接在一起，例如电子装置要连接在电源上，必须把连接导线两端，与电子装置及电源通过某种方法（例如焊接）固定接牢。

这样一来，无论对于生产还是使用，都带来了诸多不便。

以汽车电池为例。

假定电池电缆被固定焊牢在电池上，汽车生产厂为安装电池就增加了工作量，增加了生产时间和成本。

电池损坏需要更换时，还要将汽车送到维修站，脱焊拆除旧的，再焊上新的，为此要付较多的人工费。

有了连接器就可以免除许多麻烦，从商店买个新电池，断开连接器，拆除旧电池，装上新电池，重新接通连接器就可以了。

这个简单的例子说明了连接器的好处。

它使设计和生产过程更方便、更灵活，降低了生产和维护成本。

连接器的好处
改善生产过程连接器简化电子产品的装配过程。

也简化了批量生产过程
易于维修如果某电子元部件失效，装有连接器时可以快速更换失效元部件
便于升级随着技术进步，装有连接器时可以更新元部件，用新的、更完善的元部件代替旧的
提高设计的灵活性使用连接器使工程师们在设计和集成新产品时，以及用元部件组成系统时，有更大的灵活性。

三、连接器行业涉及的主要相关理论知识
（一）电接触理论
电接触理论的范围很广，接触的物理—化学过程包括：接触时的热、电、磁、半导体等各种效应，接触电阻的物理本质及其计算，触头接触点温度场、触点的温差热电势及其对金属迁移的影响，触头金属小桥理论与计算，触点间热量和质量转移的物理过程及其数学模型等。

在电接触理论方面，荷尔姆作出了重大贡献，他的巨著《电接触》总结了他数十年的研究心得，为了纪念他，国际上成立了HOLM 电接触学会，各主要国均有相应的年会，国内有北京邮电大学、福州大学、贵州大学等电接触方面进行研究。

（二）电弧理论
带电插拔的电连接器涉及到电弧问题，电弧理论包括触头分离时如何引弧和熄弧的理论，气体放电和激励的过程，火花放电、辉光放电和弧光放电的界限和过程，离子平衡和电离消电离的过程，极旁和弧柱理论，剩余电流热积累，电击穿和热击穿的过程，电弧的静态和动态特性，电弧的能量与过电压等等。

（三）电器的发热理论
除了介质损耗是热源外，电器的发热主要是载流导体的电流效应，在大电流和强的交变磁场下，载流体间不仅产生巨大的电动力，而且还产生集肤效应和邻近效应，载流体电流线分布不均匀将直接影响发热和温升。

四、常用术语
电连接器的术语较多，国标GB4210-84(相当于IEC50)对相关的术语进行了描述，本节仅列出了主要的术语，其他可查阅标准。

（1）连接器（Connector）：一般是指有能使电缆和电缆接线端迅速连接或分离的元件；
（2）接触件中心距：接触件在安装上的中心位置；
（3）接触件（Contacts）：连接元件的导电零件，用来提供电缆到电缆、电缆到组件或组件到组件的可分离的直通连接；
（4）插孔（Socket Contact）：一种阴性接触件，能与阳性接触件插合，一般接在电路的带电侧；
（5）插针（Pin Contact）：一种阳性接触件，通常与插孔插配，一般连接在电路不带电的一侧；
（6）插头（Plug）：连接器的插合的两半之一，在未连接器到另一半上时可自由活动，一般认为是连接器的阳性部分。

（7）插座（Receptacle）：通常是两件式多接触件连接器上固定的或不动的那一半，也指通常安装在面板上并带有插孔的那一半连接器；
（8）接触电阻：在典型的使用条件下，装在连接器上的插针与插孔的最大允许电阻；
（9）绝缘电阻：任何一对接点之间、导体之间或不同组合形式的接地元件之间的绝缘材料在规定条件下测得的电阻；
（10）接点排列：
（11）互换性：
（12）热插拔：在电连接器接触件带电状况下进行插合或拔出；
（13）端接：焊接、压接、绕接：
（14）网格：印制板上点定位用的两组平行等距的正交网络。

五、连接器的分类
在进行分类以前，我们前来了解连接的对象，电子系统中的连接一般包括了五类：
第一类是元件封装的内部连接，如芯片与金属化基底的连接，芯片与蚀刻或冲制的引线架间的连接，金属化基底与蚀刻或冲制的引线架间的连接（包括引线架之间的连接）；
第二类是元件同印制板或导线的连接，有集成电路封装引脚与印制板的连接，集成电路封装引脚与印制板间和或点到点连接，集成电路金属化基底与印制板的连接，集成电路金属化基底与印制板和或点到点的连接；
第三类印制板与导线或印制板的连接，有印制板与多股线或单股线连接，印制板与印制板连接，印制板与圆导体带缆的连接，印制半与扁导体带缆的连接；
第四类底板同底板之间的连接，有导线与导线之间连接，同轴线、屏蔽线或双绞合线互相连接，多股及单芯线、同轴线及屏蔽线、双绞合线以任意组合互相连接；
第五类设备同设备间的连接，有导线与导线连接（单股或绞合线），同轴线、屏蔽线、双绞合线互相连接，绞合线及单芯线、同轴线或屏蔽线以及双绞合线以任一组合互相连接。

多年来连接器的分类混乱，各个厂家自有其分类方法和标准。

1989年在美国国家电子配销商协会（NEDA, 即National Electronic Distributors Association 缩写，它是一个工业教育组织）的支持下，生产连接器的几大厂家会聚在一起，制订了一部连接器分类标准和术语。

NEDA主持制订的这个标准，称为连接器部件分类等级（Levels of Packaging）。

现摘要叙述于下表：
等级描述
0IC 芯片或芯片到封装的连接器
请注意第1个等级是 "0" 级，不是 "1" 级。

此级实际上并不涉及连接。

0 级就是集成电路芯片。

Molex公司不生产IC 芯片。

但是生产把芯片连接到电路板的插座。

1IC 组件或组件到（电路）板的连接器
当IC芯片安装在电路板的插座中时，就是1级连接。

2（印制）电路板（PCB）到（印制）电路板的连接器2级连接器用于印制电路板之间的连接。

.
3导线到电路板或分组合到分组合的连接器
3级连接器连接印制电路板和分组合、或是连接两个分组合。

分组合是电子产品的组成部分。

依Molex公司的习惯, 3级也包括某些导线到导线连接器。

4
机箱到机箱或输入/输出连接器4级连接器
提供功率或信号连接。

一般的经验是：当连接涉及到音频或视频信号时，或是连接网络和计算机时，要使用4级连接器。

实际工作中很少按照上述级别谈及连接器，而是按照连接器的外观形式和连
接方式来讨论它，如板到板和线到线等。

级别是用于学习和分类连接器的。

国内连接器规格多，种类繁杂，根据不同的情况，一般可按下列进行分类：
其他还有按应用领域分等。

家电、通讯、数据传输、手机、接线端子、组合接插件、表面贴装等。

在军工领域，一般将其分为：矩形连接器、圆形连接器、印制板连接器、射频同轴连接器、特种连接器等。

第三节主要标准
美国的电连接器标准目前有3000多个，20%为总规范，其他基本上为详细规范，国内目前关于电连接器的军用总规范已有29个，基本按美军标翻译过来的，一般有等同、等效之分。

国际电工委员会的IEC、德国的DIN等也有很多电连接器标准。

产品标准：
GJB680 射频同轴转接器（MIL-C-39012）
GJB681 射频同轴连接器
GJB1308 滤波连接器
GJB1784 连接器附件
GJB1717 通用印制板连接器总规范
GJB1920 耐环境小型同轴连接器总规范
GJB2905 推/拉式圆形连接器总规范
GJB3159 机柜面板用矩形连接器总规范
GJB3593 螺纹连接圆形连接器总规范
GJB142A 外壳定位小型矩形连接器总规范（MIL-C-24308）
GJB177A 压接接触件矩形连接器总规范（MIL-C-81659）
GJB2446 外壳定位微型连接器总规范（MIL-C-83513）
GIB1438 印制板连接器总规范（MIL-C-55302）
GJB598 卡口连接圆形连接器总规范（MIL-C-26482）
GJB599A 耐环境圆形连接器总规范（MIL-C-38999）
GJB600A 耐环境螺纹连接圆形连接器总规范（MIL-C-5015）
GB/T15889 SSMA射频同轴连接总规范
GB/T15890 SSMB射频同轴连接总规范
GB/T16531 射频电缆组件分规范
GJB1659 光纤光缆接头总规范
GJB3234 耐环境复合材料外壳高密度小圆形电连接器及附件总规范GJB1212三同轴连接器总规范
GJB3780模块化连接器总规范
MIL-C-3767 电源连接器总规范
MIL-C-12520 防水连接器总规范
MIL-C-28748 机柜连接器总规范
MIL-C-28754 模块连接器总规范
MIL-C-83723 圆形连接器总规范
相关支撑标准：
GJB1216 电连接器接触件总规范（MIL-C-39029）QJ450A 镀层厚度系列选择
GJB441 机载电子设备机箱、面板尺寸
GJB1144 战术电台接插件选用要求
GJB1300 DJB-823
QJ603 电缆制作技术条件
QJ254 电连接器型号命名方法
MIL-I-81969 嵌卸工具总规范
GJB1611 GJB599的绝缘安装板接触件孔位排列
GJB1784 电连接器附件总规范
GJB2292 电连接器附件配合尺寸和要求
GJB2293 电连接器接触件配合尺寸和要求
测试标准：
GJB150 军用设备环境试验方法
GJB360A 电子及电气元件试验方法
GJB1217电连接器试验方法（MIL-STD-1344）
GJB179 计数抽样
公司目前生产的产品类型见下表：
第四节接触件
一、概述
就是向两个金属片施加压力，使其机械地接触，使得自由电子能够自由地从一个金属片的原子晶格转移到另一金属片的原子晶格中去的零件。

两金属之间有膜层，膜薄时，其厚度与金属原子的间隔相近，自由电子较容易通过被膜的状态（隧道效应），接触电阻不太高；在被膜厚的场合，电流基本上不流动，呈现出高接触电阻（被膜电阻）的现象。

压力加大，接触面积，接触电阻减小，但永远不会为0，接触电阻由本体电阻、压缩电阻、膜层电阻之和形成。

2 接触部位的可靠性
压力大，插拔时的摩擦大，磨损就大，插拔寿命就低；
压力小，由于接触压力的失效变化，不能维持正常的使用压力。

为了保证接触的可靠性，必须从接触件的材料、接触部位的形状、接触压力
以及接触面是否润滑等因素来考虑。

一般按形状将接触件分为如下几个类别：
（一）弹性孔配刚性针
1）双曲线插孔
法国的FRB公司在50年代发明，国内70年代组织了联合攻关，资料报道，可靠性达到8级，国内158厂、796厂、693厂、825厂等均有该类产品，（我们公司可以外购插孔研制该类产品）
2）圆筒型针孔接触件
阳接触件和阴接触件的外形均为圆形，分别叫作
插针和插孔，固称针孔式接触件。

按开槽的多少分为两槽式、三槽式、多槽式，按
限制口分为不限制口式、带限制口式。

接触点在接触
件的端部，接触长度可取得较长；
加护管或限制口一是可防止一边橇动一边插入
造成永久变形，二是可限制大于限制口尺寸的针或其
它零件插入，破坏插孔的弹性件；
按插孔加工分为缩口型和缩口勒光型，孔口采用
勒光工艺，则可提高接触部位的长度，提高接触可靠
性。

5）冠簧式插孔，内带接触圈式
6）音叉/簧片接触件
直接用板材冲制，不进行弯曲等，尺寸精度高，成本低，适合于大批量生产；
接触部位为冲裁面，表面较为粗糙，插拔时易擦伤阳接触件或印制板接触部位；
弹性零件比较硬，为弹性常数大的接触件，弹性差。

（二）刚性孔配弹性针
绞线式弹性插针（麻花针接触件）
（四）发展方向
低、无插拔力；
高接触可靠性。

三、接触件的材料
（一）基体材料
接触件和衬套材料应是导电的材料，护套应由不锈钢制造；不相容金属在互相接触使用时，应采取合适的防电解腐蚀保护措施。

导电性好：电阻率低，降低电流通过时的温升；
弹性好：金属弹簧的位移量和接触压力在弹性极限以内成比例关系，如果位移量超过弹性极限将会造成永久变形，与初始弹性特性相比，接触压力将变小。

耐腐蚀性好：有时大电流、高电压用接触件不进行表面处理，因此必须具有良好的耐腐蚀性，而镀的贵金属层，也不可避免地存在着镀层孔隙，基体金属将通过孔隙被腐蚀。

加工性能好：降低成本。

其它方面：压接型的压铆性（材料的延伸率好），焊接型的可焊性，应力腐蚀破裂，季裂现象等。

（二）镀层
接触件表面镀银层厚度应大于5um，在底层上的镀金层厚度最小1um（产品军标一般要求1.27um），含金量至少99.0%，努氏硬度130—200，银不得做底镀层。

当采用局部镀时，镀贵金属的长度应等于最大摩擦电接触长度至少加0.5mm，非接触部位镀锡铅合金，含锡50—90%，厚度至少为2.5um。

（三）接触件的端接方式
常用的端接方式
（1）焊接，一般包括导线与接触件的焊接、接触件与印制板焊接两种，常用手工和波峰等锡焊连接，原理是焊锡“湿润”其它金属的表面并且构成锡焊结合，其中存在着复杂的物理、化学及冶金学的各种力和效应的交织。

牢固结合的关键因素有控制焊接温度、控制焊接时间、焊接表面的洁净等。

需用助焊剂和焊料等，可能由于各种不当的操作在焊点的微观结构中存在隐患；
（2）压接,压接可靠性高、操作方便、速度快、人员素质要求不高、能避免化学污染和热污染，压接的形式有多种，军品上多用筒形压接，分为可拆卸可更换或不可拆卸可能更换。

最重要的是导线、端子和操作工具三者之间的正确配合，另外剥线时不能伤导线，导线的插入深度要适当。

压接工具有手动的压接钳、自动或半自动的压接机等。

（3）绕接，是导线在受到张力的情况下进行缠绕，将实心导线绕在一个带有棱角的柱杆上，使其在棱角处发生变形，造成导线与柱杆之间的气密接触面。

绕接的技术要求见MIL-STD-1130，有手动的绕接枪和程序控制自动绕接设备，绕接有两种型式，一是绕在柱杆上的全为裸导线；二是根部最后一圈为保留绝缘外皮的导线。

绕接最突出的是可靠性高，比锡焊高2—3个数量级，操作简单，绕线错误或线路改进时，退线容易。

但流过的电流几乎全是通过最初的少数线匝，绕接需要空间，只适合于小截面的单股软导线，故使用受到限制；
（4）插入，是一种可分离的物理连接方法，即将连接器的端接部位插入多层印制板金属化孔内，由端接部位的弹性结构与金属化孔完成接触。

（5）刺破，实际上是接触件与带状电缆的压接，有两种方式，一是需穿破绝缘层
（包围导体式压接）；二是需穿刺导体本身以形成压接（穿刺导体式压接）。

五、结构和性能
（一）结构
（1）接触件号及导线筒接线范围见下表：
（2）性能
低电平接触电阻
接触电阻，在25±3℃加电流测电压降，最小的32号线加0.5A，最大的0000号线加225A的电流。

接触件的插入力和分离力，用最小直径的插针测分离力，用最大直径的插针测
插入力。

常用的为：
压接抗张强度
在规定负荷下，导线不能从接触件上拉脱（包括从压接筒或套中拉出，或导线在导线筒或套中拉断）。

其它性能指标按GJB1216
第二章常用材料
一、铜及铜合金（主要用于制造接触件）
纯铜、黄铜、锡青铜、特殊青铜（无锡青铜）、白铜；
二、铝及铝合金（主要用于制造外壳）
纯铝、铝合金
三、黑色金属（主要用于制造螺钉、附件等）
普通碳素结构钢、低合金结构钢、优质碳素结构钢、合金结构钢、易切削钢、弹簧钢、滚动轴承钢、碳素工具钢
四、工程塑料（主要用于绝缘安装板）
1．常用热塑性塑料：
聚酰胺PA2、聚甲醛POM、聚碳酸脂PC、聚砜PSF、聚酰亚胺、聚四氟乙烯PTFE、
热塑性聚脂PBT、聚苯硫醚PPS、热致性液晶聚合物LCP
2．常用热固性塑料
酚醛树脂、环氧塑料EP、DAP
五、导线
1．天津609厂的主要导线产品
AF为铜芯小截面安装线、AF-1镀银为铜芯小截面安装线、AFP为铜芯小截面屏蔽安装线、AFP-1为镀银铜芯小截面屏蔽安装线、AFR-200铜芯聚四氟乙烯薄膜安装线、AFR-250镀银铜芯聚四氟乙烯薄膜安装线、AFRP-200铜芯聚四氟乙烯薄膜屏蔽安装线、AFRP-250镀银铜芯聚四氟乙烯薄膜屏蔽安装线、AFPF镀银铜芯氟塑料绝缘屏蔽安装线、AFSF微小型两芯护套屏蔽线。

2．全兴公司主要导线产品
安装线的产品代号：
A 安装线
省略代号镀银铜线
X 镀锡铜线
F46 聚全氟乙丙烯绝缘
F4 可熔性聚四氟乙烯绝缘
P 屏蔽结构
如AF46-200、AF46（X）-200、AF46P-200、AF46P（X）-200等，电压250或600V，温度-55— +200℃，AF k的温度范围-65— +250℃。

3．昆明电缆主要导线产品
主要产品有：铜芯四氟薄膜绕包小截面安装电线AFR-200，耐温-65— +200℃；铜芯四氟薄膜绕包屏蔽小截面安装电线AFRP-200，耐温-65— +200℃；镀银铜芯四氟薄膜绕包小截面安装电线AFR-250，耐温-65— +250℃；镀银铜芯四氟薄膜绕包屏蔽小截面安装电线AFRP-250，温度范围-65— +250℃。

第三章连接器的基本结构与性能介绍
一、连接器的基本构成
连接器一般分为插头、插座。

插头（或插座）的一般构成：接触件、绝缘安装板、外壳、安装锁紧机构、附件构成。

各组成部件的基本功能：
接触件：实现电连接，建立电通道；
绝缘安装板：固定接触件并实现电绝缘；
外壳：结构支撑、固定绝缘安装板并提供安装接口；
附件：安装插头插座或固定线缆
二、连接器组成零组件基本功能简介
1、接触件
插针插孔的电连接是靠插针插孔的弹性接触来实现的，插针插孔的结构形式决定了接触的可靠性。

根据实际使用需要，人们发明了多种型式的接触件，常见的接触件形式及其结构特点如下：
1）绞线式弹性插针（即麻花针，代表产品：J30J系列）；
A、由内层三根和外层七根弹性铜丝经过两次双向绞制而成。

针与孔对接时外层的七根丝与插孔内壁形成了7条螺旋线接触，保证了在各种环境条件下的接触可靠性；
B、优点：可实现微型化；缺点：工艺复杂。

麻花针结构示意图麻花针与插孔对接示意图
2）线簧孔（我公司目前可以提供线簧孔产品）；
A、插孔内有多根弹性丝，其接触原理与绞线式弹性插针相似；
B、优点：插拔力小；缺点：容易断丝、工艺复杂、无法实现微型化
线簧孔结构示意图
3）、冠簧孔（代表产品：J61系列）；
A、用铜带经落料、圈圆、缩口而得，结构简单
B、优点：插拔力柔和，接触可靠；缺点：无法实现小型化
冠簧孔结构示意图
4）、园筒型开槽孔（代表产品：J16、J18系列）；
A、用铜丝经车削成型、铣（或冲）槽、缩口而得，是使用最为广泛的接触件形式
B、优点：结构简单、易于加工；缺点：与民用市场上大量采用的铜带卷制插孔相比，原材料和加工成本均较高
园筒型开槽孔结构示意图
5）、触圈式插孔（代表产品：J71）；
A、由铜带经落料、圈圆、冲齿，然后与插孔熔接而得
B、优点：结构简单，易于批量生产；缺点：寿命短
触圈式插孔结构示意图
6）、斜开槽插孔；
A、用铜丝经车削成型、割槽、缩口而得，是由园筒型开槽孔演变而来的
B、优点：集护管与插孔功能于一体、结构简单、易于加工；缺点：分离力调整困难
斜开槽插孔结构示意图
2、绝缘安装板
绝缘安装板在连接器中主要起着固定接触件并实现接触件间的电绝缘的作用，绝缘安装板的性能在很大程度上决定了电连接器的性能，是电连接器中最为关键的零件之一。

1）、绝缘安装板的结构
A、双体可拆分绝缘安装板
B、双体不可拆分绝缘安装板（其优点是接触件可拆卸）。

C、单体绝缘安装板（其优点是产品成本低）
单体绝缘安装板
嵌件绝缘安装板
采用这种结构的绝缘安装板的产品主要有Y67系列产品，其优点是产品加工成本低，且产品具有一定的密封性。

3、外壳
外壳在连接器中主要起着固定绝缘安装板的作用，是电连接器中的关键零件之一，在产品承受盐雾、潮湿环境时，外壳往往是最容易出现质量问题的零件之一。

根据外壳成形方式的不同，外壳可以分为冲压成型外壳、铸造成形外壳、车制成形外壳、铣制成型外壳等，有些外壳的成形还需要多种加工方式结合起来才能完成。

各种外壳的特点及其对应的代表产品如下：
冲压成型外壳：零件生产效率高、成本低、适于大批生产，代表产品为J18系列产品。

铸造成形外壳：零件生产效率高、成本低、适于大批生产，但模具成本高，代表产品为J16系列产品。

车制成形外壳：零件生产效率不高、产生的废料较多、大批生产相对困难，代表产品为J599系列产品。

铣制成型外壳：零件生产效率较低、产生的废料较多、大批生产较困难，代表产品为J30J系列产品。

4、附件
附件在连接器中主要起着安装插头插座或固定线缆的作用，是电连接器中的重要零件之一。

按使用功能来分，附件可分为安装附件、保护附件两大类，
安装附件主要指用于产品安装和固定的零组件，如安装螺钉、螺母、安装支架等；保护附件主要指用于保护产品线束、焊点的零组件，如线夹、尾罩等。

三、电连接器的主要技术指标
连接器的技术指标非常多，按我国军用连接器最权威的试验规范GJB1217的规定，连接器的技术指标多达40项，其中环境类技术指标14项、机械类技术指标19项、电气类技术指标7项。

当然，并不是所有的连接器都要承受这40项试验，很多时候，我们必须根据产品的结构特点和产品使用的环境来确定连接器应当承受的试验项目。

连接器的主要技术指标如下：
环境类技术指标：盐雾、潮湿、温冲
机械类技术指标：冲击、振动、加速度、接触件分离力、机械寿命
电气类技术指标：耐电压、接触电阻、绝缘电阻
以上技术指标为连接器最基本的指标，根据连接器的实际使用环境，还应当增加其它的指标要求，如宇航级连接器要增加辐照、热真空释气、低气压等指标，密封连接器要增加泄漏率指标等等。

各类产品的总规范中详细地规定了该类产品的具体技术指标要求，设计人员所从事的主要工作之一就是根据产品的结构特点和使用要求合理地确定产品的考核项目和指标要求。

四、公司在连接器领域的关键技术：
1、绞线式弹性插针成型技术
A、工艺方法先进、成熟：经过20多年的探索与改进，目前已形成了以自动化、数控化加工为主的先进、稳定的工艺。

B、产品多次经过电子5所、欧洲宇航局独立试验室等国内外权威机构的检测；
C、有专用的有自主知识产权的麻花针绞制设备
2、玻璃烧结技术
A、有多年来处于国内领先的工艺；
B、有进口的先进生产线；
C、烧结件的密封性可达到10-3Pa.cm3/s。