文档介绍：William Wu 5/9’09
连接器
基本知识
连接器定义
连接器结构
接触接口
接触镀层
接触弹片
连接器本体
3. 连接器组抗
4. 固定连接介质
连接器应用
电连接器应用1
电连接器应用2
电连接器应用3
6. 连接器测试
1. 连接器定义
电连接器是一种机电系统,其可提供可分离的界面用以连接两个子系统,并且对于系统的运作不会产生不可接受的影响。
连接器是一种机电系统是因为,它是通过机械方法产生的电连接。机械式弹片的变形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。
接触接口的可分离性是应用连接器的首要原因。可分离性的需要或期望具有很多的原因。它可以使得独立地制造部件或子系统而最后装配在一个集中的地方进行成为可能; 可分离性也可以使零件或子系统的维护或升级单独进行而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。
定义中的可分离性引入了一个额外的子系统间的界面,此界面不能导致任何”不可接受的影响”,尤其是对系统电特性上影响,这些影响包括如不可接受的系统间信号的失真或降级,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参数。
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(在配合周期内连接器不影响其性能),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端子数目的增加,配合力量的需求变得更加的重要。为了提供更多的功能,连接器上端子的数量也必须要增加,这样就导致了更高的连接器配合力。由连接器的使用和功能而定,其端子数从几十到上千不等。
2. 连接器结构
一个基本的连接器包括四个部分:
. 接触界面contact interface
. 接触涂层contact finish
spring members
2. 4. 连接器塑料本体 connector housing
图1 连接器结构图
接触接口
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(normal force)以及接触涂层而定。可分离界面包括有微小的(微米计)连接部位(端子normal force作用于粗糙的接触表面下形成的)。接触界面的形态将决定三个重要的连接器功能性参数:接触电阻,连接器配合力以及连接器耐用性。
固定(永久性)界面一般说来只制造一次而固定使用,一般是应用在连接器安装到子系统上。很多固定式连接分属于两种基本类别:冶金式和机械式。
冶金式如焊接,它要由连接器和子系统之间接触界面的结构而定。低温焊接是主要的冶金式连接,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。
机械式的固定连接有crimping,insulation displacement(IDC),press fit。crimping和IDC型连接主要用在线缆上,press fit连接主要用于通孔镀金的印刷线路板上。
接触接口-续
圖2: 固定連接的種類示意圖。
接触镀层-功能
接触涂层包含两个重要的功能:
.避免接触弹片底材腐蚀
.优化接触界面的结构
第一个功能仅仅需要接触弹片(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。
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。一个稳定且较小的接触电阻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防止外来薄膜的形成(主要是来自接触弹片的底材铜合金)。对锡这种最常用的非贵重金属来说,主要考虑存在其表面的氧化问题。最普通的复合镀层包括一个金-镍合金可分离式界面和镀锡固定式界面。
接触镀层-种类
,典型的贵金属层是在镍层上覆盖贵金属层。常见的贵金属表面镀层是纯金(通常会加少量的Co形成Au-Co合金提高硬度),但现在也有用钯或者钯合金代替纯金的,这种做法依据不同的材料价格有不同的趋势。很多情况下,钯或钯合金层与纯金层结合使用以降低来于比纯金抗腐蚀性差的镀层被腐蚀的影响。