2022年连接器基础知识.docx
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1、精选学习资料 - - - - - - - - - 連接器基礎知識 第一章 連接器的技術基礎 第一課 引言什麼是連接器為什麼要使用連接器連接器的分類Molex 產品和全球市場1 什麼是連接器?連接器是我們電子工程技術人員經常接觸的一種部件;它的作用特别單純:在電路內被阻斷處或孤立不通的電路之間,架起溝通的橋樑,從而使電流流通,使電路實現預定的功能;連接器是電子設備中不行缺少的部件,順著電流流通的通路觀察,你總會發現有一個或多個連接器;連接器形式和結構是千變萬化的,隨著應用物件、頻率、功率、應用環境等不同,有各種不同形式的連接器;例如,球場上點燈用的連接器和硬碟驅動器的連接 器,以及點燃火箭的連接
2、器是大不相同的;但是無論什麼樣的連接器,都要保證電流順暢連續和牢靠地流通;就泛指而言,連接器所接通的不僅僅限於電流,在光電子技術迅猛發展的今日,光纖系統中,傳遞信號的載體 是光,玻璃和塑膠代替了一般電路中的導線,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;由於我們只關心電路連接器,所以,本課程將緊密結合 2 為什麼要使用連接器?Molex 公司的產品,集中介紹電路連接器及其應用;設想一下假如沒有連接器會是怎樣?這時電路之間要用連續的導體永久性地連接在 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 於生產還是
3、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,汽車生產廠為安裝電池就增加了工作量,增加了生產時 間和成本;電池損壞需要更換時,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;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白連接器的好處;它使設計和生產過程更便利、更靈活,降低了生產和 維護成本;連接器的好處名师归纳总结 改善生產過程連接器簡化電子產品的裝配過程;也簡化了批量生產過程第 1 页,共 23 页易於維修假如某電子元部件失效,裝有連接器時可以快速更換失效元部
4、件便於升級隨著技術進步,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提高設計的靈活性使用連接器使工程師們在設計和集成新產品時,以及用元部件組成系統時,有更大的靈活性;- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 3 連接器的分類多年來連接器的分類混亂,各個廠家自有其分類方法和標準;1989 年在美國國家電子配銷商協會NEDA, 即 National Electronic Distributors Association 縮寫,它是一個工業训练組織的支援下,生產連接器的幾大廠家會聚在一起,制訂了一部連接器分類標準和術語;Molex 公司曾參加了制訂過程
5、;NEDA 標準NEDA 主持制訂的這個標準,稱為連接器部件分類等級Levels of Packaging;現摘要敍述於下表:等級 描 述I C 晶片或晶片到封裝的連接器0 1 2 請留意第1 個等級是0 級,不是1 級;此級實際上並不涉及連接;0 級就是積體電路晶片;Molex 公司不生產IC 晶片;但是生產把晶片連接到電路板的插座;I C 元件或元件到電路板的連接器當 IC 晶片安裝在電路板的插座中時,就是1 級連接;印製電路板PCB到印製電路板的連接器2 級連接器用於印製電路板之間的連接;. 導線到電路板或分組合到分組合的連接器3 3 級連接器連接印製電路板和分組合、或是連接兩個分組合;
6、分組合是電子產品的組成部分;依 Molex 公司的習慣 , 3 級也包括某些導線到導線連接器;機箱到機箱或輸入 /輸出連接器 4 級連接器4 供应功率或信號連接;一般的經驗是:當連接涉及到音頻或視頻信號時,或是連接網路和電腦時,要使用 4 級連接器;關於上述連接器等級,需要留意如下幾點: 某些連接器可以不止用於一個等級,例如3 級連接器QF50 及 MX50 都可以用於2 級或 4 級;又如標稱為4 級的Molex 輸入 /輸出用插頭、插座,也可以用於導線到電路板或板到板連接; 實際工作中很少依据上述級別談及連接器,而是依据連接器的外觀形式和連接方式來討論它,如板到板和線到線等;級別是用於學習
7、和分類連接器的;4 Molex 產品和全球市場M olex 公司創建於 1938 年,在世界上 19 個國家中擁有 52 個製造工廠,在美國、亞洲和歐洲設有假设干讨论開發中心; Molex 在全世界擁有 17650 名員工根據 2000 年統計數位;是世界排名其次1999 年的連接器廠商;M olex 不斷開發新產品,增加新的服務專案,以滿足各個工業部門的具體需求;電腦和電腦周邊設備Molex 產品主要面对如下市場的需要:包括大型電腦、小型電腦和個人電腦以及相關的設備,如印表機、數據機、掃描器、巨量外部存儲設備等使用的連 接器; Molex 在這部分市場特别活躍,從筆記本電腦到大型電腦需要的連
8、接器一應俱全;它的全球服務機構,供应從 設計到承包支援的最優服務;資料通信 /電信名师归纳总结 包括資料通信、電話、無線廣播和電視廣播設備等使用的連接器;Molex 在全球範圍加大了在蜂窩電話、無繩電話和第 2 页,共 23 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 尋呼機方面的投入,從而在無線通信市場上獲利頗豐;Molex 也供應電纜系統和光纖系統的連接器;在手機市場上,Molex 生產的 I/O、板到板、FFC 和轉換開關等應用方面的小型連接器站領先位置;消費類電子設備包括電視機、錄影機、身歷聲音響、光碟機等;Molex 在世界各地積極參與家用娛樂電子設
9、備市場;它為電視機和音 響設備供应線到板和板到板連接器,是市場上最受歡迎的產品;它為攝像機和數碼相機供应了具有特殊機械性能和成本要求的最小型的連接器;2000 財政年度產品比例拼圖汽車電氣和電子設備 轎車、卡車和其他機動車都使用許多連接器;Molex 同世界上許多大的機動車製造廠和供應商有業務往來,供应他們 機動車上多種多樣應用的連接器,從安全裝置、駕駛作業系統到車體電氣配線系統、汽車發動機和傳動掌握系統;Molex 生產汽車用連接器的工廠都持有 QS9001 認證證書;工業電氣和電子設備 M olex 公司供应各種各樣的用於強電和危險環境的連接器,如機器人使用的快速接通連接器到硬金屬殼連接器
10、;M olex 以生產民用產品為主,但是由於它的產品品質優異、牢靠性高,適應惡劣環境,所以許多產品已經滿足軍用指 標,可以用於軍事和相關工業,如宇航、地勤和艦船;但是,軍用市場不是 Molex 的目標;M olex 把它的全球市場劃分為 4 個區域,即美洲、歐洲、遠東北和遠東南區;下麵的圓形圖示出了個區的銷售比例;2000 財政年度各區銷售百分比名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页,共 23 页精选学习资料 - - - - - - - - - 其次課 連接器的組成和作用導體與連接器連接器的組成部分及術語Molex 座體使用的塑膠定位和鍵1 導體與連接器為瞭解電子互連部件的工作原理
11、,需要知道一些有關導體的常識;當我們提到導體溝通了電路中的斷接處時,實際上是指連接器把兩個開路端連接在一起;電路是指整個電系統,而導體是電流流通的實際通路;有時你经常看不到實際的導體,因為它被絕緣材料或介電材料包覆著;有了介電材料導體就可以平行排放,而且不會相互干擾;下面的表介紹常用導體;連接器中使用的導體導體分立導線 單根導線或電纜雙絞線 由兩根小號絕緣導線繞絞在一起,覆以外皮而組成的電纜;兩 個導線通常良好絕緣;一般電話電纜和家用導線都是雙絞線;應用廣泛用於多種電 子設備電腦網路 電信同軸電纜它由直徑較小的銅導線內導體 同軸地安放在直徑較大的外視頻導體之內,兩者之間由介電體隔離和支撐;它們
12、的最外面在包覆以絕緣材料;帶狀電纜名稱源自於其外觀酷似絲帶;又稱為平面電纜;它是一組平行 導體整體覆以絕緣材料組成的;導體有兩種形式,一種是圓形電腦和外設截面的導體,另一種是扁平柔性電纜請看下面介紹;印製電路板PCB電腦和外設PCB 是在敷銅聚合板上,通過蝕刻加工,印製上電路;扁平柔性電纜/扁平平面電路FFC/FPC 辦公室設備 ,保安名师归纳总结 它與帶狀電纜類似,但導體是扁平的,不是圓形的;導體橫截系統,通信,自動第 4 页,共 23 页面為矩形且極薄;售貨機纖維光纜高速資料傳輸 ,如光纖導體有許多種類和模式,但最常見的是玻璃、塑膠包覆的電腦網路和通信矽石英或塑膠,光通過它們傳導或傳輸;系
13、統- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 2 連接器的組成部分及術語本課介紹連接器的基本組成及有關術語;它們是:座體housing 底座header 接觸部份contacts端子和插針 連接器用的金屬 陽和陰 鍍層 鍵和定位 電路標識 線規線號座體 housing連接器座體具有如下作用: 支撐接觸部份插針、簧片等,使之坚固正確就位 防塵、防汙和防潮,保護接觸部份和導體 使電路彼此絕緣上圖畫出的連接器是直插式in-line連接器;直插式連接器的特點是導線從連接器的一半部份接入,從另一半接出;連接器的這兩部份分別稱為插頭陽頭和插座陰座;底座 header安裝在印
14、製電路板上的連接器,其所用的座體稱為底座header,又稱基座base或片座 wafer; Molex 公司採用座體這個名稱;底座和座體的主要差別在於底座總是與電路引腳安裝在一起,而座體只是空殼;底座有兩種形式:有罩的和無罩的;護罩是指連接器的插針和插座,在交合部份周圍用座體或護裙作成的保護罩;底座還有摩擦鎖緊型friction lock style 的,它是部份有罩的底座,但是具有鎖緊裝置,它使底座與座體的結合更牢靠見下圖;名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页,共 23 页精选学习资料 - - - - - - - - - Molex 生產的底座有許多形狀,最常用的是兩種形狀:直
15、針又稱垂直和直角;底座的列數也可以不同,可以是單列插針的,也可以是多列插針的見下圖;Molex 座體使用的塑膠Molex 的座體使用的塑膠是熱塑性塑膠,可以多次熔化和固化;Molex 還收集塑造加工過程的剩餘塑膠,經粉碎再次利用;下面介紹 Molex 用於高溫環境的專用塑膠;這種塑膠具有優異的耐高溫特性;用於外表貼焊安裝 SMT, surface mount method of termination的連接器需要這種塑膠;還有一種外表插焊安裝SMC, surface mount compatible的連接器;兩者的差別在於 SMC 把插針插入過孔後再焊接在 PCB 板上;而 SMT 利用焊腳貼
16、焊在 PCB 板外表上;由於需要焊接,塑膠必須能耐高溫;也就是說,外表安裝用的連接器座體,必須能夠承担高溫;見下圖例SMT, SMC 和高溫塑膠高溫聚酯座體PCB 板利用 SMC 端接方法,把小型插合的線到利用 SMT 端接方法,把1.50 mm 的連接器貼焊在PCB上;留意焊腳處;由於它特别靠近座體,所以用高溫塑板單列直角底座,裝接在PCB 板上;膠尼龍Nylon 4/6 製造,能承担流動焊錫的燒燙;下表中介紹Molex 座體具體應用的塑膠:Molex 座體使用的塑膠名师归纳总结 塑膠商品名稱連接器產品優點缺點尼龍Celanese KK 高強度,柔韌性好;化學耐受性易吸潮濕造成尺寸不穩定及機
17、械和Zytel 電氣性能下降; 塑造時易溢料 mold 優異;可用多種技術和成本較低SPOX Vydyne flash第 6 页,共 23 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - Milligrid 適合 SMT ;高強度,高韌性和易吸潮濕造成尺寸不穩定及機械和高溫尼龍Stanyl 高溫插頭座模優異的延展性;優異的化學耐受電氣性能下降;塑造時易溢料;成聚酯 -PBT 組性本比一般尼龍高Celanex QF-50 尺寸穩定不易吸潮;優異的不適於SMT ;成本較尼龍稍高;MX-50 Crastin 化學耐受性;高強度小型 DIN Valox 41612 聚酯
18、-PCT Thermx SL 底座適於 SMT;尺寸穩定;優異的化可能會碎;塑造時易溢料;比PBTValox Intel 的插卡學耐受性;高強度成本高PPS 適於 SMT;優異的化學耐受性;易碎;塑造時易溢料;成本比多數Fortron PLCC 插座Supec 熱塑性塑膠都高;顏色少尺寸穩定不易吸潮Rytron LCP Zenite SIMM記憶體強度與韌性的超級組合;適於成本高;比其他熱塑性塑膠柔性條SMT ;能夠塑鑄出薄壁;優異的Vectra DIMM 記憶差;顏色少化學耐受性;尺寸穩定不易吸Xydar 體條潮;無塑造時溢料LFH 接觸部份 Contacts連接器中的接觸部分把要相連接的兩
19、部份導體或導線結合在一起;結合後,電路就被接通,電流流過連接器;接 觸部份有兩種主要類型:端子terminal和插針 pin ;實物的具體形狀則變化多端;下麵出示了兩者的圖例;端子 插針端子或插針具有兩個端部:前端和後端;前端總是結合端,它同另一端子交合形成接觸;後端總是起端接作用,或是壓接或接連導線導體請見下圖;下表中摘要列出了 Molex 連接器接觸部份採用的金屬,以及它們各自的優缺點;留意接觸部分所用的基體金屬中都有銅 合金,藉以保證良好的導電性、導熱性、機械性能和可工藝性;金屬成分優點缺點最廉价黃銅銅和鋅強度與彈性好受應力和腐蝕易裂損成形品質好名师归纳总结 磷青銅銅和錫比黃銅彈性好比黃
20、銅導電率低第 7 页,共 23 页比黃銅更堅固價格比黃銅貴得多鈹銅 Be-Cu 銅和鈹優異的導電率價格昂貴強度和彈性異常好具有高硬度 ,額外磨損衝壓和加工設備良好的抗腐蝕和抗磨損性能- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 鍍層把連接器的接觸部份電鍍,是為了改善導電性、抗腐蝕和抗磨損性,提高可焊性;具有良好機械性能如可成形性,彈性的金屬,经常不具備優良的導電性、抗腐蝕和抗磨損性以及可焊接性;Molex 公司把這些金屬材料全部或有選擇 地電鍍,以改善性能;下表摘要介紹 Molex 主要採用的鍍層金屬及其特性;鍍層金屬 特性是 Molex 多數產品的標準塗覆層 錫
21、和錫鉛合金 改善抗腐蝕性和可焊接性 用於較低檔次產品 用於高檔次產品金極好的抗腐蝕性 價格昂貴有選擇地電鍍在接觸區域的關鍵部位比金廉价鈀鎳 極好的抗腐蝕性外表鍍薄層金薄鍍金改善抗磨損性能比金難電鍍 鎳 用作電鍍的屏障層 定位和鍵連接器往往是多插針和座孔的,因此必須保證插腳對號入座,假如操作人員疏忽,應不能插進去,以防插錯或插反,造成電路事故;這個問題通過所謂的定位裝置或鍵可以解決;這兩種方法在技術上是有差別的,但 Molex 不區分兩個術 語;下面具體介紹一下塑膠座體保證唯独地對號插接的例子見下圖;從技術上說,方法1 是定位,方法2 是鍵,而接觸腔孔的斜角保證保證了只有一種插方法 3 是定位和
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