连接器的基本知识

第一章：连接器的基本知识

一：连接器的基本概念

什么是连接器?用最简单的话来说,连接器就是一种为电线的端头提供快速接通和断开的装置。

除开关外,连接器主要起电路的连通和信号连接传递的作用,而不是仅仅具有开关的作用。

二：连接器的基本分类

1：电缆连接器——此类连接器可使装了电缆的连接器与机箱上的连接器、穿墙式连接器或另一个装了电缆的连接器相插合。

2：机柜连接器——此类连接器一般用于抽屉式机柜、插入式组件及其他一些难于进行连接器插合操作的应用场合。

3：印制电路连接器——这类连接器用于印制电路板与电缆、机架或底板的互连。

4：同轴连接器一一在射频和音频电路中,如要保持稳定的、预定的阻抗和电容,或需要屏蔽外界的电气干扰,就必须用同轴连接器来互连。

三：连接器的基本结构

连接器的基本结构件有①接触件；②绝缘体；③外壳(视品种而定)；④附件。

1.接触件(contacts)

是连接器完成电连接功能的核心零件。一般由阳性接触件和阴性接触件组成接触对,通过阴、阳接触件的插合完成电连接。对单件式印制电路连接器而言,其阳性接触件是印制板边缘的线路接触片。

阳性接触件为刚性零件,其形状为圆柱形(圆插针)、方柱形(方插针〉或扁平形(插片)。阳性接触件一般由黄铜、磷青铜制成,其加工工艺为车制(圆插针, 新工艺也采用铜片冲制卷曲而成)或冲制(方插针、插片)。

阴性接触件即插孔,是接触对的关键零件,它依靠弹性结构在与插针插合时发生弹性变形而产生弹性力与阳性接触件形成紧密接触,完成连接。插孔的结构种类很多,有圆筒塑(劈槽、缩口)、音叉型、悬臂梁型(纵向开槽)、折迭型(纵向开槽,9字形)、盒形(方插孔)以及双曲面线簧插孔等。插孔是弹性零件,要求具有良好的弹性性能和抗疲劳、抗蠕变特性。一般用磷青铜或铍青铜制成,冲压是主要的加工工艺。

圆柱形插针和圆筒形插孔常用于圆形连接器、同轴连接器和矩形连接器中,印制电路连接器和矩形连接器常采用悬臂梁型、折迭型及片状接触件,方针、方孔接触对常用于印制电路连接器中。双曲面线簧插孔以其接触可靠、接触电阻低和长寿命等特点在各类连接器中得到了广泛应用。

2.绝缘体

绝缘体也常称为基座(base〉或安装板(insert),它的作用是使接触件按所需要的位置和间距排列,并保证接触件之间和接触件与外壳之间的绝缘性能。良好的绝缘电阻、耐电压性能以及易加工性是选择绝缘材料加工成绝缘体的基本要求。根据连接器的电气和机械和环境性能要求,各种高性能的绝缘材料发展得很快,目前使用较多的有尼龙、PPS(聚苯硫隧)、聚枫、PBT(聚对苯二甲酸丁二醇酶)以及目前正日益扩大其应用的LCP(液晶聚合物)等。

3.壳体

也称外壳(shell〉,是连接器的外罩,它为内装的绝缘安装板和插针提供机械保护,并提供插头和插座插合时的对准,进而将连接器固定到设备上。外壳还有接地屏蔽功能。有许多连接器不需要单独的外壳,如印制电路连接器和某些矩形连接器。外壳一般用铝合金、不锈钢及钢带制成。九十年代发展的某些连接器外壳则采用高性能的工程塑料注塑而成,然后在其表面电镀一层金属层代替原来的金属外壳,其主要特点是重量轻、耐腐蚀。

4.附件

附件分结构附件和安装附件。结构附件如卡圈、定位键、定位销、导向销、联接环、电缆夹、密封圈、密封垫等。安装附件如螺钉、螺母、螺杆、弹簧圈等。附件大都有标准件和通用件。

四：连接器各部分使用材料

1：接触件

黄铜、磷青铜(锡磷青铜)、铍青铜

2：绝缘体

常用工程塑料

特种塑料

复合(合金)塑料

液晶聚合物

3：壳体

塑料和金属

4：表面处理

镀层的种类

五：连接器互连连接方法

连接的目的是为了保持接触体正确的插合,并使绝缘体固定在正确位置上。主要的连接方法有:

1.插拔式(直插)连接

插拔式连接是一种有多种用途也是最常见的连接方式(或机构),分为带锁紧和不带锁紧两种型式。带锁紧型式包括滚珠锁定、销钉锁定、螺钉锁定等方式。插配情况可以用物理的听觉的和视觉的信号进行检查。不带锁紧型式具有明显的插配导向结构,其插配情况主要用目视或感觉进行检查。

采用这种连接方式的连接器一般都有简单实用的定位导向结构,插配力小,无需采用机械省力的结构,一旦误插就会显示出机械阻力的增大,因此误插能很快被发现。另外,该类连接器很容易用相同的连接器更换,具有良好的互换性。

2.卡口连接

旋转卡口式是一种可靠迅速的连接和分离方法。具有机械省力的结构:靠旋转带曲线槽的连接环使之越过插座前部的销钉而实现锁定。大多数卡口式连接器都具有正确连接和锁定的直观显示。

3.螺纹连接

螺纹连接一般为一些具有大规格接触体的连接器所采用,小型的和较小的连接器上很少采用。当使用螺纹连接时,操作者在将非配对的连接器进行误插时也很难发觉,因为螺纹连接可以克服所遇到的任何阻力。

为了克服这一缺点,必须采用合理的连接控制程序:

⑴壳体的接合是有定位的；

⑵孔接触体与针接触体开始接触插合；

⑶连接螺纹开始啮合；

⑷当螺纹拧紧后,接触体完成插合；

⑸完成界面和圆周密封；

⑹已完成插配的可见指示。

4.螺栓连接

螺栓连接通常用于矩形连接器,从中间或两头用螺栓固定。这种连接方法由于螺杆提供的机械省力可能迫使误插的连接器插配在一起。另外,在插配和分离上所需的时间将大大增加。圆形连接器也有用中心螺栓的。

这种连接方式比较难以确定是否正确组装。

5.机柜连接

机柜式连接用于某些靠近框架需要盲插连接的设备。但由于这种连接方式使操作者无法感觉到连接情况,因此,设备设计者必须设计一种精确的定位装置,以避免将误插的连接器强制连接到一起。现代化的机柜连接器通常采用浮动或弹性接触设计及定位结构以确保其正确插配。

六：连接器的分类

连接器的分类和命名具有很强的实用性,但由于行业管理的局限以及连接器技术的不断发展,在连接器的分类和命名中也出现了某些混乱现象。由于连接器的结构日益多样化,新的结构和应用领域不断出现,试图用一种固定的模式来解决分类和命名问题,已显得难以适应。尽管如此,一些基本的分类仍然是有效的。

1.互连的层次：根据电子设备内外连接的功能,互连(interconnection)可分为五个层次。

① 芯片封装的内部连接

② IC封装引脚与PCB的连接。典型连接器IC插座。

③ 印制电路与导线或印制板的连接。典型连接器为印制电路连接器。

④ 底板与底板的连接。典型连接器为机柜式连接器。

⑤ 设备与设备之间的连接。典型产品为圆形连接器。

第③和④层次有某些重迭。在五个层次的连接器中,市场额最高的是第③和第⑤层次的产品,而目前增长最快的是第③层次的产品。

2.连接器规格的层次：按照国际电工委员会(IEC)的分类,连接器属于电子设备用机电

元件,其规格层次为:

门类(fami1y)例:连接器

分门类(sub-fami1y)例:圆形连接器

类型(type)例:YB型圆形连接器

品种(style)例:YB3470

规格(variant)

3.在我国的行业管理中,把连接器与开关、键盘等统称为电接插元件,而电接插元件与继电器则统称机电组件。

4.连接器的产品类别：连接器产品类型的划分虽然有些混乱,但从技术上看,连接器产品类别只有两种基本的划分办法:

① 按外形结构:圆形和矩形(横截面)

② 按工作频率:低频和高频(以3MHz为界)

按照上述划分,同轴连接器属于圆形,印制电路连接器属于矩形(从历史上看,印制电路连

接器确实是从矩形连接器中分离出来自成一类的〉,而目前流行的矩形连接器其截面为梯形,近似于矩形。以3MHz为界划分低频和高频与无线电波的频率划分也是基本一致的。

至于其它按用途、安装方式、特殊结构、特殊性能等还可以划分出许多不同的类型,并常常出现在刊物和制造商的宣传品中,但一般只是为了突出某一特征和用途,基本分类仍然没有超出上述的划分原则。

考虑到连接器的技术发展和实际情况,从其通用性和相关的技术标准,连接器可划分以下几种类别(分门类):

①低频圆形连接器；②矩形连接器；③印制电路连接器；④射频连接器； ⑤光纤连接器。

以上划分均有相应的国内外系列标准作依据。在实际中有几点需要说明:一是目前矩形连接器中也有用于印制板安装的品种,容易与印制电路连接器混淆。其判别方法仍然是根据产品所采用的基本标准。二是实际中存在着许多专用连接器或特种连接器,它们可能都有各自的标准,但从基本结构看,大都可以划入上述类别。三是电气连接器与电子连接器存在某些差别,例如端子板(teminalb1ock),虽然大体上仍属于电连接器的范畴,但其性能要求与电子设备用的连接器有较大的差异。

七：连接器的命名

连接器的型号命名是客户采购和制造商组织生产的依据。在国内外连接器行业中,产品型号命名有两种思路:一种是用字母代号加数字的办法,力求在型号命名中反映产品的主要结构特点。这种方式的好处是易于识别,但排列太长,过于复杂,随着连接器的小型化,给打印带来很多困难。目前国内仍流行这种

方式,并在某些行业标准甚至国标中作出了规定,如SJ2298-83(印制电路连接器)、SJ2297-83(矩形连接器)、SJ2459-84(带状电缆连接器)、GB9538-88(带状电缆连接器)等。由于连接器结构的日益多样化,在实践中用一种命名规则复盖某一类连接器越来越困难。另一种思路是用阿拉伯数字组合。这种方式的好处是简沽,便于计算机管理和小型产品的标志打印。国际上主要的连接器制造商目前均采用这种方式。可以预计由各制造商制订反映自身特色的命名办法将会逐渐取代在计划经济体制下由全行业统一规定某种命名规则的办法。