连接器手册_中文版_

目录

第一章连接器总述 2

第二章接触接口及接触过程20

第三章接触镀层32

第四章接触弹片材料62 第五章连接器用工程热塑性材料85 第六章可分离式电连接器102 第七章永久性连接概述121

第八章电线与线缆125 第九章电线与线缆的机械式永久连接138

第十章印刷电路板157 第十一章至电路板的永久性连接173

第十二章连接器的应用187

第十三章连接器的类型213

第十四章连接器／插座测试234

第一章连接器总述

这一章包括连接器技术的总述，在后面的章节之中将会提供各独立主题的详细背景数据。

定义一个连接器至少有两种方法：从功能上和从结构上。

第一种描述连接器的方法是就其应该达到和必须达到的要求而言的。这样的定义集中在连接器所应用的功能性和操作的环境。第二种描述连接器的方法集中在连接器本身，及它的设计方法和制造材料。由于连接器的应用、操作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。

1.1连接器功能

连接器的应用范围十分广泛，本手册的重点将会放在电连接器上，其主要应用于３C 产品。从这个重点可以提出电连接器的功能性定义是：

电连接器是一种电机系统，其可提供可分离的界面用以连接两个次电子系统，并且对于系统的运作不会产生不可接受的作用。

定义中关键词是”电机系统”，”可分离的”和”不可接受的作用”。

连接器是一种电机系统是因为，它是通过机械方法产生的电性连接。如将要讨论到的，机械式弹簧的偏向会在配合的两部分间产生一个力量，这就使得接口配合面之间产生金属性接触。应用连接器在首要地方的原因是配合接口具有可分离性。可分离性的需要性具有很多的原因。它可以使得独立地制造部份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不必修改整体个系统。可分离性得以应用的另一个原因是可携带性和支持外围设备的扩展。

另一方面，定义中的可分离性引入了一个额外的子系统间的界面，此界面不能引入任何”不可接受的作用”，尤其是在系统的特性上不能受电讯的影响，这些影响包括如不可接受的扭曲变形和系统间的信号退化，或者是通过连接器的电源损失，以毫伏损失计算的电源损失，将会成为功能性的主要设计标准，因此主机板的电力需求也将增加。

可分离性的需求和”不可接受性”的限度要由连接器的应用而定。可分离性包括配合周期的数目，配合周期是指连接器在不影响其性能必须提供的，以及与另一连接器相配合所必需的作用力。典型的配合周期需求其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。由于电路或功能的数量以及连接器互相连接的增加，配合力量的需求变得更加的重要。为了提供更多的功能性，连接器上端子的位置也必须要增

加，这样就导致了更高的连接器配合力量。由连接器的使用和功能而定，其端子数从几十到上千不等。可分离性和配合力量需求将会详细地在1.5.1部分中论述，同时归类连接器的互相连接的技术水准也将加以描述。

现在我们将要考虑的转向第二种定义连接器的方法-结构性的或者说设计/材料上的定义。

1.2 连接器结构

一个基本的连接器包括四个部分：

‧接触界面

‧接触涂层

‧接触弹性组件

‧连接器塑料本体

上述组件已列在图表1.1中。

本手册将会在后面的章节中详细介绍上述组件中的每一件，既要从材料上又要从设计上介绍。从这个意义上，一个概要的各个组件介绍将能提供足够后述讨论的上下文背景。

图1.1为简要的连接器相交剖视图，插图(A)为接触涂层示意图，插图(B)为接触界面微观结构图。

1.2.1接触界面

事实上必须考虑到有两种不同的接触界面：可分离界面和固定(永久性)界面。可分离界面(图 1.1，插图A)由于在首要的地方使用连接器而已经被明确的提到。固定(永久性)界面是当两个子系统相连接时在连接器功能性定义中被提到。这些界面被称为固定(永久性)界面是因为，一般说来它们只制造一次而固定使用。固定连接的例子包括位于图1.1左边的卷曲型连接和位于图1.1右边的压力型。在可分离性界面和固定连接之间存在很多的不同点，包括结构上和需求上的，它们在基本组件上具有共同之处.在两种情况下，产生和维护金属接触界面需要达到我们所期望的电力要求。此外，在两种情况下，金属性界面的产生是通过机械方法。

可分离界面是在每次连接器配合时建立的。界面的结构主要是由接触端的几何形状、端子之间的作用力以及接触涂层而定。如图1.1中插图B所示，可分离界面包括有微小的

连接部，位于微观下的粗糙表面在常力的接触之下。可分离界面形态学将会在第二章中加以详细描述‧从这个意义上讲，足以陈述接触界面的形态学将决定三个重要的连接器功能性参数：接触阻力，连接器配合力以及连接器耐用性(例如：配合周期将仍然支持其性能而不会退化)。

很多固定式连接分属于两种基本类别：治金式和机械式。治金式如焊接，它要由连接器和子系统之间接触界面的结构而定。低温焊接是主要的治金式连接，高温焊接同样也被应用，并且在较小的线缆中应用得越来越多。低温焊接连接在制造印刷线路板装配上尤其重要。而许多零组件要被焊接在印刷线路板，连接器就是其中最大的零组件之一。两种主要的焊接技术：穿孔焊接和表面焊接将会在1.4.2部分和第11章中介绍。

机械式的固定连接有卷曲型，insulation displacement，压力型，遮蔽型。机械式的固定连接的图解如图1.2所示。卷曲型和insulation displacement型连接主要用在线缆上，压力型连接主要用于通孔镀金的印刷线路板上，遮蔽型连接是用在插入式印刷线路板。每一种都将会在后面的章节中详细介绍。

1.2.2 接触涂层

接触涂层如图1.1中插图A所示，显示了两个重要的功能：

．避免接触弹簧基部金属腐蚀

．优化接触界面的结构

第一个功能非常简单仅仅需要接触弹簧组件一般为铜合金，完全被涂层覆盖，并且涂层自身能防腐蚀和能像薄膜一样覆盖在表面。而第二个功能就要复杂得多。

优化接触界面的方法，其实质就是对出现在接触界面上的薄膜的规划管理。如前所述，一个稳定且较小的接触阻力由一不含薄膜的金属界面产生。两种主要的接触涂层，贵重金属(金，钯以及由它们组成的合金)和非贵重金属(如锡)，它们的不同主要是指在接触界面上的薄膜类型。对贵重金属(尤其是金)来说，接触涂层是惰性的，维护接触界面的完整性需要保护防止外部涂层的薄膜形成，主要是防止铜的接触弹簧。对锡这种最常用的非贵重金属来说，存在其表面的氧化问题是主要被考虑的。这些不同的腐蚀过程将被反映到连接器的设计标准和性能上。接触涂层的性质和选择的标准将会在第3章中加以讨论。我们曾经考虑过可分离式和固定式接触界面。事实上一些不同的涂层被用于可分离式和固定式连接接触末端。此类接触与双向电镀相关。最普通的双向接触电镀包括一个金-镍合金可分