連接器的定義

連接器是一種電機系統(tǒng)，其可提供可分離的界面用以連接兩個次電子系統(tǒng)，并且對于系統(tǒng)的運作不會產(chǎn)生不可接受的作用。 定義中關(guān)鍵詞是”電機系統(tǒng)”，”可分離的”和”不可接受的作用”。 連接器是一種電機系統(tǒng)是因為，它是通過機械方法產(chǎn)生的電性連接。如將要討論到的，機械式彈簧的偏向會在配合的兩部分間產(chǎn)生一個力量，這就使得接口配合面之間產(chǎn)生金屬性接觸。應(yīng)用連接器在首要地方的原因是配合接口具有可分離性?？煞蛛x性的需要性具有很多的原因。它可以使得獨立地制造部份或子系統(tǒng)而最后裝配可在一個主要的地方進行。可分離性也可以使得零件或子系統(tǒng)的維護或升級不必修改整體個系統(tǒng)。可分離性得以應(yīng)用的另一個原因是可攜帶性和支持外圍設(shè)備的擴展。 另一方面，定義中的可分離性引入了一個額外的子系統(tǒng)間的界面，此界面不能引入任何”不可接受的作用”，尤其是在系統(tǒng)的特性上不能受電訊的影響，這些影響包括如不可接受的扭曲變形和系統(tǒng)間的信號退化，或者是通過連接器的電源損失，以毫伏損失計算的電源損失，將會成為功能性的主要設(shè)計標準，因此主機板的電力需求也將增加。 可分離性的需求和”不可接受性”的限度要由連接器的應(yīng)用而定?？煞蛛x 4 性包括配合周期的數(shù)目，配合周期是指連接器在不影響其性能必須提供的，以及與另一連接器相配合所必需的作用力。典型的配合周期需求其范圍從內(nèi)部連接器的幾十個周期到外圍設(shè)備的幾千個周期，比如 PCMCIA 型連接器。由于電路或功能的數(shù)量以及連接器互相連接的增加，配合力量的需求變得更加的重要。為了提供更多的功能性，連接器上端子的位置也必須要增加，這樣就導(dǎo)致了更高的連接器配合力量。由連接器的使用和功能而定，其端子數(shù)從幾十到上千不等。

連接器的分類

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)展和實際情況，從其通用性和相關(guān)的技術(shù)標準，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。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)標準甚至國標中作出了規(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數(shù)字組合。這種方式的好處是簡潔，便于計算機管理和小型產(chǎn)品的標志打印。國際上主要的連接器制造商目前均采用這種方式。可以預(yù)計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劃經(jīng)濟體制下由全行業(yè)統(tǒng)一規(guī)定某種命名規(guī)則的辦法。[page]

連接器的性能

連接器知識連接器的基本性能可分為三大類：即機械性能、電氣性能和環(huán)境性能。 另一個重要的機械性能是連接器的機械壽命。機械壽命實際上是一種耐久性（durability）指標，在國標GB5095中把它叫作機械操作。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．機械性能
就連接功能而言，插拔力是重要地機械性能。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)標準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械壽命與接觸件結(jié)構(gòu)（正壓力大?。┙佑|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、絕緣電阻和抗電強度。
①接觸電阻高質(zhì)量的電連接器應(yīng)當具有低而穩(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，其數(shù)量級為數(shù)百兆歐至數(shù)千兆歐不等。
③抗電強度或稱耐電壓、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。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，如串擾（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，電流在接觸點處產(chǎn)生熱量，導(dǎo)致溫升，因此一般認為工作溫度應(yīng)等于環(huán)境溫度與接點溫升之和。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。恒定濕熱試驗條件為相對濕度90%~95%（依據(jù)產(chǎn)品規(guī)范，可達98%）、溫度+40±20℃，試驗時間按產(chǎn)品規(guī)定，最少為96小時。交變濕熱試驗則更嚴苛。
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。 它是將連接器懸掛在溫度受控的試驗箱內(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、鐵路和公路運輸中尤為重要，它是檢驗電連接器機械結(jié)構(gòu)的堅固性和電接觸可靠性的重要指標。在有關(guān)的試驗方法中都有明確的規(guī)定。沖擊試驗中應(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。

連接器的應(yīng)用

隨著連接器應(yīng)用范圍的不斷擴展，它們可根據(jù)其兩大基本功能而分成：信號傳輸及電傳輸兩類。在電子應(yīng)用領(lǐng)域這兩類連接器的顯著特點在于其端子上一定帶有電流，在其它的應(yīng)用當中，端子所提供的電壓將同樣作為很重要的考慮對象，雖然同一種端子的設(shè)計可同時作為信號和電量傳輸兩種功用，但在多種相類似的接觸方式的應(yīng)用上來看，許多電傳輸連接器在端子設(shè)計時僅僅把電量傳輸?shù)男枰鳛槲ㄒ荒康摹?br />
信號傳送可分為兩類：仿真信號傳送及數(shù)字信號傳送。

不論仿真或數(shù)字信號連接器，其所需功能主要應(yīng)能保護所傳送的電壓脈沖信號的完整性，該完整性應(yīng)包括脈沖信號的波形以及其振幅。數(shù)據(jù)信號在脈沖頻率上與仿真信號有所區(qū)別，其脈沖傳遞速度決定了所保護的脈沖的最大頻率，數(shù)據(jù)脈沖的傳遞速度比一些典型的仿真信號要快得多，有的脈沖在連接器中的傳遞速度已接近千億分之一秒的范圍，在當今微電子技術(shù)領(lǐng)域中，通常把連接器當作一導(dǎo)線看待，因為與增長如此之快的頻率相關(guān)的波長能比得上連接器的尺寸。

當連接器或是一互相連絡(luò)系統(tǒng)諸如一線纜裝配被運用于高速數(shù)據(jù)信號傳輸中，相應(yīng)的對連接器性能的描述也就改變了。代替了電阻的特征阻抗以及互相連絡(luò)系統(tǒng)中的串音變得尤為重要。控制連接器的特征阻抗成為一大意識潮流，在線纜中便是對串音進行控制。特征阻抗在連接器中之所以具有如此重要的地位，是因為電阻的幾何外形很難做到完全統(tǒng)一，加之連接器尺寸又很小，必須將串音的可能性最小化。在線纜中，幾何形狀的控制較易實現(xiàn)，其特征阻抗也易控制，但是線纜的長度將有可能引起潛在的串音。

在連接器中控制特征阻抗是圍繞這個理由而進行的，在典型的開放式端子區(qū)域，連接器阻抗(和串音)是通過控制端子以合理的分布方式而達到的。于此類信號而言，接地比率是這種分布的一種反映，接地比率減少了。當然，這樣的結(jié)果就會減少可用于傳送信號的端子數(shù)目。與信號端子相關(guān)的理由位置是很重要的考慮因素。為了避免接地端子的減少，具有整體的接地平面的連接器系統(tǒng)已經(jīng)得到了中發(fā)展。前文中已經(jīng)介紹過了微條和條線的幾何形狀。整體的接地平面允許用于傳遞信號端子的使用，且能提高連接器所有傳遞信號的密度。

電力應(yīng)用
．如前所述，在上下文提到的電連接器是必須傳遞電力的。通常其電壓很低。通常用到的是如下兩種電力傳遞方法：(1)專用于高水平的當前電力接觸傳遞(2)和并行多籩信號接觸。它們每一種方法都有優(yōu)有劣。
電力傳輸與信號傳輸相比有兩點不同之處。第一點，也是最明顯的，是用于傳遞較高電流。信號傳遞的電流通常不超過 1 安培，最多也不會超過幾安培，而電力傳輸?shù)碾娏骺蛇_到幾十乃至幾百安培。第二點是由于電流導(dǎo)致的焦耳熱而產(chǎn)生的溫度升高。信號接觸過程產(chǎn)生的焦耳熱與周圍的溫度相差不多。相反地，電力傳輸?shù)谋嚷视质腔跍囟鹊纳撸瑴囟鹊纳?，又產(chǎn)生相應(yīng)的比率電流。一次30 度的溫度的升高通常作為一個電流比率的標準。
因此，為滿足電流額定值及性能的穩(wěn)定性要求，控制焦耳熱是很有必要的，這就需要在設(shè)計當中考慮信號傳遞的同時也要考慮電量的傳輸。尤其對電阻大的端子，焦耳熱是一重要因素，必須將其減小到最低程度，而且，接 17 觸面的電阻也必須減小到最低程度，使其產(chǎn)生的熱量最小化。從選材的角度來說，當然是選擇高導(dǎo)電率或是橫截面積較大的端子以減小電阻，另外，增高傳輸電壓或增加接觸面積亦可減小接觸部分的電阻。
更高的交叉部分、多余的接觸端子，都暗示提高接觸壓力下連接器的尺寸。也就是說，實際上，有一個限制在貢獻電接觸上，包括接觸媒體和接觸的尺寸。在使用貢獻電接觸上，電力線纜的路徑，線纜大電力接觸的終點及電接觸的尺寸會成為限制因素。

隨著在連接器設(shè)計上提倡附加的限制，并行多訊號接觸允許更多傳統(tǒng)的連接器被用來分配電能。這些限制首先直接針對保證通過接觸的電流的分配，同時，它們的熱環(huán)境盡可能一致。其中以下三個因素是主要的：
1．電路應(yīng)是平行的電子流；也就是說，如果可能的話，經(jīng)過所有的接觸電壓降應(yīng)該是相同的。如果不同的電壓降對用途來說是根本性的，則這些電路將被區(qū)別對待。
2．如果可能的話，接觸時的熱效應(yīng)會被減至最低，尤其指一大束的電流接觸將被避免。
3．接觸的阻抗或是在全部訊號分配里一起計算的任意偏差必須相同。例如，依靠在接觸時存在的排列方式，在適當角度連接器獨立接觸的巨大阻抗會有差異。在設(shè)計分配的接觸時，這些差異應(yīng)當被考慮。