定义一个连接器至少有两种方法:从功能上和从构造上。
第一种描述连接器的方法是就其该当达到和必须达到的哀求而言的。这样的定义集中在连接器所运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。由于连接器的运用、操作环境及功能性哀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
连接器的运用范围十分广泛,本手册的重点将会放在电连接器上,其紧张运用于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,其可供应可分离的界面用以连接两个次电子系统,并且对付系统的运作不会产生不可接管的浸染。
定义中关键词是”电机系统”,”可分离的”和”不可接管的浸染”。
连接器是一种电机系统是由于,它是通过机器方法产生的电性连接。如将要谈论到的,机器式弹簧的倾向会在合营的两部分间产生一个力量,这就使得接口合营面之间产生金属性打仗。运用连接器在紧张地方的缘故原由是合营接口具有可分离性。可分离性的须要性具有很多的缘故原由。它可以使得独立地制造部份或子系统而末了装置可在一个紧张的地方进行。可分离性也可以使得零件或子系统的掩护或升级不必修正整体个别系。可分离性得以运用的另一个缘故原由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”不可接管的浸染”,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管的扭曲变形和系统间的旗子暗记退化,或者是通过连接器的电源丢失,以毫伏丢失打算的电源丢失,将会成为功能性的紧张设计标准,因此主机板的电力需求也将增加。
可分离性的需求和”不可接管性”的限度要由连接器的运用而定。可分离性包括合营周期的数目,合营周期是指连接器在不影响其性能必须供应的,以及与另持续接器相合营所必需的浸染力。范例的合营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相互连接的增加,合营力量的需求变得更加的主要。为了供应更多的功能性,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合营力量。由连接器的利用和功能而定,其端子数从几十到上千不等。可分离性和合营力量需求将会详细地在1.5.1部分中论述,同时归类连接器的相互连接的技能水平也将加以描述。
现在我们将要考虑的转向第二种定义连接器的方法-构造性的或者说设计/材料上的定义。
1.2 连接器构造
一个基本的连接器包括四个部分:
‧ 打仗界面
‧ 打仗涂层
‧ 打仗弹性元件
‧ 连接器塑胶本体
上述元件已列在图表1.1中。
本手册将会在后面的章节中详细先容上述元件中的每一件,既要从材料上又要从设计上先容。从这个意义上,一个概要的各个元件先容将能供应足够后述谈论的高下文背景。
图1.1为简要的连接器相交剖视图,插图(A)为打仗涂层示意图,插图(B)为打仗界面微不雅观构造图。
1.2.1打仗界面
事实上必须考虑到有两种不同的打仗界面:可分离界面和固定(永久性)界面。可分离界面(图1.1,插图A)由于在紧张的地方利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)界面是由于,一样平常说来它们只制造一次而固定利用。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,包括构造上和需求上的,它们在基本元件上具有共同之处.在两种情形下,产生和掩护金属打仗界面须要达到我们所期望的电力哀求。此外,在两种情形下,金属性界面的产生是通过机器方法。
可分离界面是在每次连接器合营时建立的。界面的构造紧张是由打仗真个几何形状、端子之间的浸染力以及打仗涂层而定。如图1.1中插图B所示,可分离界面包括有眇小的连接部,位于微不雅观下的粗糙表面在常力的打仗之下。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,足以陈述打仗界面的形态学将决定三个主要的连接器功能性参数:打仗阻力,连接器合营力以及连接器耐用性(例如:合营周期将仍旧支持其性能而不会退化)。
很多固定式连接分属于两种基本种别:治金式和机器式。治金式如焊接,它要由连接器和子系统之间打仗界面的构造而定。低温焊接是紧张的治金式连接,高温焊接同样也被运用,并且在较小的线缆中运用得越来越多。低温焊接连接在制造印刷线路板装置上尤其主要。而许多零组件要被焊接在印刷线路板,连接器便是个中最大的零组件之一。两种紧张的焊接技能:穿孔焊接和表面焊接将会在1.4.2部分和第11章中先容。
机器式的固定连接有卷曲型,insulationdisplacement,压力型,遮蔽型。机器式的固定连接的图解如图1.2所示。卷曲型和insulationdisplacement型连接紧张用在线缆上,压力型连接紧张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先容。
1.2.2 打仗涂层
打仗涂层如图1.1中插图A所示,显示了两个主要的功能:
.避免打仗弹簧基部金属堕落
.优化打仗界面的构造
第一个功能非常大略仅仅须要打仗弹簧组件一样平常为铜合金,完备被涂层覆盖,并且涂层自身能防堕落和能像薄膜一样覆盖在表面。而第二个功能就要繁芜得多。
优化打仗界面的方法,其本色便是对涌如今打仗界面上的薄膜的方案管理。如前所述,一个稳定且较小的打仗阻力由一不含薄膜的金属界面产生。两种紧张的打仗涂层,贵重金属(金,钯以及由它们组成的合金)和非贵重金属(如锡),它们的不同紧张是指在打仗界面上的薄膜类型。对贵重金属(尤其是金)来说,打仗涂层是惰性的,掩护打仗界面的完全性须要保护防止外部涂层的薄膜形成,紧张是防止铜的打仗弹簧。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紧张被考虑的。这些不同的堕落过程将被反响到连接器的设计标准和性能上。打仗涂层的性子和选择的标准将会在第3章中加以谈论。我们曾经考虑过可分离式和固定式打仗界面。事实上一些不同的涂层被用于可分离式和固定式连接打仗末端。此类打仗与双向电镀干系。最普通的双向打仗电镀包括一个金-镍合金可分离式界面和镀锡固定式界面。
贵金属镀层.贵金属镀层实际上是一个复合层,它是指在前面第1.1图A中所述的打仗弹片基材上覆盖一层镍,然后在镍的表面上再覆盖一层贵金属。常见的贵金属表面镀层是纯金,但现在也有用钯或者钯合金代替纯金的,而且这种做法还在呈上升趋势。在许多情形下,钯或钯合金层与纯金层接合利用以防止来于比纯金抗堕落能力差的镀层被堕落的影响。范例的贵金属层是在1至2.5微米厚的镍层上覆盖0.4至0.8微米厚的贵金属层。在钯或钯合金表面的纯金层只有0.1微米厚。下面两种钯合金最常用:80%的钯与20%的镍和60%的钯与40%的银。
镍底层在几个方面提高了打仗性能。这几点将在第三章进行详细解释,下面仅列出来供参考。
․减少孔隙堕落
․供应转移堕落工具的覆盖层
․限定基材身分的分布
․提高镀层的耐久性
普通金属镀层.锡是最常用的普通金属镀层,锡镀层的厚度介于2.5到5微米之间。现在越来越多地用锡作镀层,由于,纵然锡被氧化,在插拔过程中,锡氧化物也会很轻易地脱落,从而不影响导电性能。然而,表面层再氧化会以磨损的办法降落锡接合面的机器性能。磨损来源于几微米到几十微米的眇小滑移。由于在磨损过程中,部分镍被再次氧化,从而使得镀层的电阻增加。对付用锡作为镀层的连接器来说,预防磨损是最主要的事情。较大的打仗压力和利用得当的润滑济是两种能有效地降落磨损的路子。这一点将在第三章详述。其它的普通金属镀层,包括镍和银,也将在第三章详述。
总之,对贵金属镀层来说,保护贵金属层是紧张目的;对锡镀层来说,防止磨损是紧张目的。这些考虑方向的不同将直接影响连接器的设计参数。例如,正常压力大小、打仗处几何形状、绝缘本体设计以及诸如插拔力和耐久性等的构造特性等都将受到影响。这些都将在第三章阐述。
1.2.3打仗弹片
打仗弹片在连接器上具有以下3个浸染:
․在组件之间供应一条导通电讯的路径
․产生形成并坚持打仗弹片打仗面的压力
․形成稳固的打仗
第一个浸染,只要利用常用的铜或者铜合金材料就可轻易达到令人满意的效果。铜合金的导电率虽然不是很低,只有铜导电率的10%到30%,但是,对大多数连接器来说,这个导电率已经足够了。然而材料的导电率在用作高电流或能量分配的连接器中的确起着越来越主要的浸染,由于,在这种连接器中,由尔热和微电压降引起的规定温升哀求更低的阻抗。
其它两个浸染就要繁芜的多,并且涉及到材料特性和设计参数之间的相互浸染。打仗弹片包括两种基本类型:插座弹片,常日是弹性的;插头弹片,常日是刚性的,它使插座弹片产生弹性变形,从而产生固持力。图1.3显示了插头弹片的形状图,图1.4显示了插座弹片的形状图。图1.3显示了带有插入插座弹片的金手指的打印电路板和导柱/端子插头的几何形状。导柱与端子的形状不一样,导柱是方的,而端子是圆的。图1.4显示了几种连接器的设计,所有这些都要与打仗弹片对接。事实上,所有的这些设计都显示了尤其与一种称为25方的打仗弹片对接,该打仗弹片呈正方形,边长为0.025英寸。
我们必须综合考虑材料的各种性能,并力求达到均衡。对付可分离式打仗界面,打仗弹片弹性的紧张功用是供应介于两插接面的对接力。材料特性指杨氏模数和屈从极限。这些性子严重地影响着弹性偏移性能和弹性偏移量。屈从极限也很主要,由于它可降落插拔力。然而弹性强度必须与制造和卷曲性能对应。例如,用于供应在对接面产生弹性对接力的机器强度(用屈从极限来衡量)是与成型性能和铸造性能相互对立的。以下各章将陆续对此进行谈论
1.2.4连接器本体部分
连接器本体部分具有如下浸染:
․使各打仗弹片相互隔离,不能电性导通
․固定各打仗弹片
․对各打仗弹片进行机器保护
․对各打仗弹片进行事情环境遮蔽保护
末了一个浸染—环境遮蔽,与连接器本体的设计有关,尤其与连接器本体的封闭程度有关。这种遮蔽效果在恶劣的环境中显得尤其主要。图1.5显示了一个有关环境遮蔽的直不雅观例子。该图显示的试件是镀银的,并且是在被暴露于仿照工业环境的情形下插到图示的连接器的卡边。环境中的硫堕落了金属外表。然而,当试样插入本体后,堕落便停滞了。虽然卡边还有一条卡边缘槽,但是,遮蔽效果还是相称空想的。更为主要的是,这种影响可以从暴露于这种环境的连接器的打仗弹片阻值变革看出来。
图1.6显示了仿照工业环境和暴露韶光对打仗弹片阻值的影响。实验环境中包括硫氢化物、氮氧化物和氧化物,浓度为十亿分之几十到几百就足够了。数据对插接的和未插接的连接器都适用。样品也得到了一些抵抗环境的性能。在暴露了数十小时后,没有本体的打仗弹片,其打仗阻值明显地增加了,有本体的打仗弹片,其打仗阻值却很少变革,这样的打仗弹片在工业环境中可以利用10年。这些数据解释了绝缘本体的遮蔽效果。
上述列举的其它一些连接器本体浸染与连接器本体的材料特性有关。电子特性包括电阻系数和击穿电压。这些特性影响打仗弹片在连接器本体的绝缘性能。主要的机器性能包括波折强度和蠕变强度,由于这些性能影响打仗弹片在本体上的稳定程度。与温度有关的特性包括连续利用和加热使聚合体变形的温度值。利用温度和设计温度是相互关联的。在许多情形下,尤其在表面组接中,温度起着非常主要的浸染。
考虑化学和温度对绝缘本体尺寸稳定的影响也是很主要的。坚持连接器中央线的间距、直线度、平滑度以及曲度对连接器的装置性能和插接性能都是很关键的。这些特性,除了与聚合体的基本特性有关外,还与成型过程有关。打仗弹片具有材料单一而设计模样形状千变万化的特点,而绝缘本体却具有与之相反的特点。绝缘本体的设计一样平常都具有许多相同的特色和哀求,但其材料却不尽相同。绝缘本体的材料是由各种须要决定的。绝缘本体的材料不但要适应利用环境,而且还要和装置相对应。在许多情形下,正是装置过程决定了利用何种材料。连接器的材料和设计内容将在第五章进行谈论。
1.2.5连接器构造的归纳
本节将对连接器构造进行大略的回顾,其目的是供应一些往后将谈论的有相干接器材料和设计标准等的内容。前面已提及的一些参数,例如:插拔力、孔数以及绝缘性能等,将在后续章节进行谈论。然而,在结束本节之前,还要谈谈连接器的又一个主要性能。
1.3 电连接器阻抗
图1.7除了侧重点不一样外基本相似,图1.7突出装入系统内连接器元件的电阻。包括三种:
‧可分离可分离打仗面电阻
‧打仗弹片电阻
‧固定连接电阻
如果测出图1.7中电连接器A,B两端所有的电阻,其阻值大概为10-20微欧级,可根据下面等式确定:
R0=Rpc+Rb+Ri (1.1)
个中, R0:总电阻
Rpc:固定连接电阻
Rb:打仗弹片电阻
Ri:可分离可分离打仗面电阻
对范例旗子暗记端子而言,打仗弹片电阻占总电阻的绝大部分。与此相反,固定连接电阻可从几十到几百微欧。可分离打仗面电阻,在100克力浸染下,为微欧级。故该电阻只占总电阻的很小部分。但是后二者的主要性在于,它们的电阻是可变的。当电连接器电阻变革时,可能是由于一个或二个可分离打仗面电阻的增加。这便是电连接器设计/质料的标准环绕为确保这些打仗稳定而变革的缘故原由。
1.4 固定连接介质
前面已经指出固定连接是与被连接电路直接连接,有两种紧张通过这些电连接器连接起来的媒体:(a)导线或线缆与(b)印制电路板(PWBS)。
1.4.1线与线缆
本节将对导线和线缆作简要概述,而在第八章作详细谈论。导线由一个导体或,如果有的话,多少导体及其绝缘体组成。
绝缘体有两个功能:它使电导体绝缘并保护其不受机器损伤。哪种功能更为主要一些,依赖导线所用何处,根据导线的利用(尤其是导线年夜将要承受的温度和电压)和利用环境的机器强度来决定。聚氯乙烯(PVC),聚乙烯,以及聚丙烯是个中为常日利用目的而采取的最普通的绝缘材料,硅树脂橡胶和其它的抗磨性聚合体在有机器环境哀求时常用作被覆材料。
铜是最普通的导电材料,不管其是否镀锡或镀银。选择电镀是基于它的利用,锡是常日利用的电镀金属而在高频率利用中则哀求镀银。导线常日可分为两种:实心与多芯。实心导线由单一导体构成,而多芯导线由多少导体构成。多芯导线在芯线数及其位置或缠绕办法上有所不同,实心导线在导电能力上较有利,但多芯导线对振荡有主要的适应性及抵抗性。
线缆存在于各种各样的布局中,以知足一定利用范围的须要,其与纯挚导线倍加在一有被覆的导线不同,可供应机器保护,同时可减少为确保在高频传输中隔离防护处理的必要性电阻。
导线/线缆构造对机器固定式连接最主要的影响是:单股/多股电连接器的不同及导线/线缆结束制程去除或处理屏蔽层或绝缘体的必要性。
1.4.2 印制电路板
PWB技能已经从50层单面板发展到带接地平面的复合式的神经网络板与可控阻抗网络板。PWB制造工艺及利用哀求将在第十章谈论。本节仅谈论有关固定连接本身。
利用在PWB上比较成熟的机器连接技能为压印,及更优的适应性压印连接。在该技能中与压印干系的端子脚插入PWB中的通孔。其连接的稳定性依赖于插入时形成的相应完备打仗面残余的弹性力。PWB通孔电镀材料采取铜或锡/铜合金。
在PWB运用程序中比较盛行的治金技能是焊接。有两种焊接办法常被利用,穿孔技能(THT)与表面粘贴技能(SMT)。穿孔技能(THT)利用穿孔及波峰焊程序。而表面粘接技能(SMT)更依赖于表面衬垫,或平台,及不同的焊接过程。与通过波峰焊的THT技能相对的是,表面粘接技能(SMT)是一个回流过程,在该程序前必须先通过大量技能处理贴好焊剂。SMT程序包括波峰,汽洗,红外加热,对流,及这些程序的组合。SMT由于零部件的高密度与PWB所含功能其运用迅速提高。SMT许可减小平台间隔以提高零部件密度,同时通过消减穿孔数目提高板的配线路径。
与可分连接的两个例子一样,图1.9供应了几种PWB固定连接的图示解释:卡边缘式电连接器及两件式电连接器。二者的详细利用将在第十三章谈论。
1.4.3 小结
关于电连接器的材料/设计及连接媒体的谈论已经涉及到许多电连接用具体特性的哀求,因此,接下来本文将对电连接器作简要的解释。
1.5 电连接器运用
电连接器的利用可以从两方面来考虑:电连接器用在何处,例如它装在设备上的位置,以及如何利用,例如电连接器的功能是旗子暗记传输还是配电,个中电连接器用在何处应优先考虑。
1.5.1 相互连接的层次
常日描述电连接器用在何处的方法是根据电连接器的连接层次(LOI)。许多描述采取这种办法,而本手册常日采取Granitz所述方法。LOI是指两个连接的电路板,而非指相互连接的程序及其种类。大量连接程序与连接/连接器种类可用在给定层次的连接上。图1‧10解释了与电子底板连接的连接层次。
第1级‧第1级连接是芯片外部的热压焊衬垫与其外壳或所安装主电路板间的连接。导线粘接及各种不同的焊接技能基本上属于第1级连接,这些连接办法大多方向于固定连接。
第2级‧第2级连接是外壳与印制电路板(PWB)的连接。DIP与PGA插座是第2级连接的两个基本例子。然多芯片模块(MCMS)使该定义有点繁芜,但,常日,为了本论题谈论(MCM)可被看作一外壳,第2级连接为范例的固定连接,但为了修复与升级的目的,插座是由可插入的多少零部件组成。
第3级‧第3级连接是PWB之间的连接。插座(第2级)已经包含了电连接器的基本元件,正是在第3级将会涌现更多电连接器的惯用观点。有两种基本的PWB电连接器:卡边缘式电连接器与两件式电连接器。正如其名称所暗示的,卡边缘式电连接器的一半(即插头或插座)为PWB的边缘。而两件式电连接器,其插头及插座构成金属打仗。随PWB尺寸及安装接脚需求的增加,为缩小容许公差量及减少几何形状的限定,两件式电连接器的利用比边缘式电连接器霸占上风。
第4级‧第4级连接是系统组件间的连接。系统组件可能是单个的PWB或分离的单元例如硬盘驱动器或电源。范例的第4级连接根据连接组件的种类,可包括两件式电连接器与线缆装置。
第5级‧第5级连接是系统组件与系统输入/输出间的连接。系统组件与系统输入/输出间的连接可以是直接安装在板上的电连接器或通过一线缆。
第6级‧第6 级连接是系统与周边设备或系统间的连接。这些连接范例的是线缆装置。
附:上述几节对电连接器电阻的构成、导线及线缆的差异、电连接器与PWB的两种贯串衔接技能及电连接器的连接层次作了简要的先容。电连接器的总电阻由固定连接电阻、打仗弹片电阻、可分离打仗面电阻三部分组成,个中打仗弹片电阻占总电阻的绝大部分。线缆与导线除了却构有所不同外,更紧张是在其运用及抗滋扰功能上的不同。电连接器与PWB有穿孔技能及SMT技能,穿孔技能穿孔技能(THT)利用在PWB上穿孔及波峰焊程序,SMT已有先容。电连接器的连接可基本分为六级层次,即:芯片与外壳或主电路板,外壳与PWB,PWB之间,系统组件间,系统组件与输入/输出,系统间或系统与其外设间。关于级别六,是有关系统与外围设备或者系统与系统之间的相互连接,最范例的便是用相连装置办法来连接。
在与连接器的设计、选用方面,目前所用的连接器其相互连接的级别是从以下几点考虑:
1.可分离性及耐久性的须要(可供应方便的插拔效果)
2.标准性(具有通用的标准,可互换)
可分离性及耐久性:
早期规定,级别1和级别2所定的相互接合专指持久性。级别3是最先将相互连接的可分离性作为考虑成分而提出的,尤其是对付那些插拔次数较多的连接器,对其持久性的考虑将不是摆在最主要的位置,而对插拔力大小的考虑,随着端子数的增多而显出越来越主要的地位。低插入力和零插入力连接器是目前人们致力开拓的工具。当然,随着芯片和MCMs上的端子数的增多,该等低插入力连接器或者零插入力连接器在设计时也会看重其端子耐久性的考虑以知足连接级别2的哀求。级别4和级别5着重强调连接器要知足其不断增加的插拔次数的须要。按这样的标准制出的连接器其端子插拔力较为适当,实际上,该等连接器纵然其端子数为几十乃至几百,其插拔力仍会小于级别3连接器的插拔力。级别6所供应的连接器在保持原有插拔力不变的根本上,使端子有效插拔次数大幅度提高。某些与外围设备相连的诸如电子卡连接器的端子连接,其哀求插拔次数不低于数千次,这就须要在可分离之界面严格地掌握其设计及选材等各种成分,尤其要提高小型化连接器之构造紧密度。
标准性:
标准性是指各种不同的连接办法之间具有通用的标准,级别1和级别2所指的连接器其包装和插装的标准是很主要的。其生产和组装过程会涉及到一部分该标准性以知足第3、第4级别之哀求,而第5、第6级别的连接器其相关性及兼容性则显得更加主要。
这一不雅观点紧张是针对各种级别的连接步骤作出简要解释,指出各级别连接办法之间具有相互交叠性,而且同一连接器或连接器类型可用在不同的连接级别当中。理解该等相互交叠性子,将会有助于理解往后所先容的各种连接器的功能,以作为对各种连接级别的补充解释。
1.5.2连接器分类
这一章里,连接器将被分外地看作是固定连接介质而不当作是连接系统来分类。按这种分类方案连接器将有三类最基本的类型即线对线、线对板及板对板。图1.11所示为三种类型连接器的构造。我们再次强调,这三种类型的连接办法并非截然不同。以下两个缘故原由可解释这样的类型交叠状况。首先,同一种连接器的设计方案只需经由在连接办法上稍作改变后再重新定义,即变成可适用于另一种类型连接办法的新的设计方案;其次,一条线缆在装置时可于其一端装上线对线连接器而于另一端装上线对板连接器,例如:I/O连接器5级产品的形状便是个中最常见的例子。若避开这种连接形式的种别模糊性而不谈,该等连接形式恰好供应了连接器分类的有效依据。
线对线连接.
线对线连接同样也包括了线对线缆或者线缆对线缆的形式,其定义特色是两根单线个体或者是两条线缆中的对应导线相互永久性连接。该等永久性连接更多地常见于固定连接中线对线连接以及IDC连接。卷曲连接常见于不连续的线连接器中,IDC因其在与导线干系及线束末端处理上具有优胜性而常用于支配线缆连接器,线对线连接用具有各种各样几何形状的塑胶支撑件如直角和圆形聚合形体的塑料件,还有许多不同形体之组合形状的塑料件及金属屏蔽壳体,紧张在军事上得以运用。
板对板连接.
前面已提到过两种类型的板对板连接器,如插图1.12所示,一种是单片连接器或成为卡缘,另一种是双片连接器。第一种板对板连接器设置于电路板边缘故称卡缘,其发展至终极将会变成双片连接器,由于印刷电路板技能性能及其尺寸在不断增长,当板的尺寸增加,其结果将导致连接器的容量增大,从而端子数增多,连接器插拔力增大,电路板印刷电路的容量增大将导致线路密度过大,单片连接器很难知足其哀求,以是,其终极将发展成双片连接器。
线或线缆对板连接.
在线对板连接中,有一半连接器是与线或线缆相连,也有与印刷电路板相连,与前述线连接一样,板连接亦是如此,只不过须要压入或焊接两片连接器,许多卡缘式的连接器依然在运用,其端子合营界面适宜可分离的连接性,线对线连接器也是大同小异,它们均是出自同一家制造厂。线对板连接器还具有很多其他的用场,其发展方向是线缆对板连接器,或是利用前述IDC的优胜性进行线缆装置。
.总结.
这种形式当然不是给连接器分类的唯一方法,但这种方法确实能很好地实现比较各种连接器的目的。每一类型的连接器将在第13章里作细致地谈论,在这一章里还将谈论一些附加类型的连接器如:同轴连接器、遮蔽连接器、过泸连接器及可控阻抗连接器等。
1.5.3 连接器的功能运用
随着连接器运用范围的不断扩展,它们可根据其两大基本功能而分成:旗子暗记传输及电传输两类。在电子运用领域这两类连接器的显著特点在于其端子上一定带有电流,在其他的运用当中,端子所供应的电压将同样作为很主要的考虑工具,虽然同一种端子的设计可同时作为旗子暗记和电量传输两种功用,但在多种相类似的打仗办法的运用上来看,许多电传输连接器在端子设计时仅仅把电量传输的须要作为唯一目的。
.旗子暗记传送.
旗子暗记传送可分为两类:仿照旗子暗记传送及数字旗子暗记传送。这种分类是基于很多共同特色来描述的,在这部分的先容当中我们对其并不作详尽的谈论,数据旗子暗记以及与其干系的连接器将在第12章中谈论。
不论仿照或数字旗子暗记连接器,其所需功能紧张应能保护所传送的电压脉冲旗子暗记的完全性,该完全性应包括脉冲旗子暗记的波形以及其振幅。数据旗子暗记在脉冲频率上与仿照旗子暗记有所差异,其脉冲通报速率决定了所保护的脉冲的最大频率,数据脉冲的通报速率比一些范例的仿照旗子暗记要快得多,有的脉冲在连接器中的通报速率已靠近千亿分之一秒的范围,在当今微电子技能领域中,常日把连接器当作一导线看待,由于与增长如此之快的频率干系的波长能比得上连接器的尺寸。
当连接器或是一相互连系系统诸如一线缆装置被利用于高速数据旗子暗记传输中,相应的对连接器性能的描述也就改变了。代替了电阻的特色阻抗以及相互连系系统中的串音变得尤为主要。掌握连接器的特色阻抗成为一大意识潮流,在线缆中便是对串音进行掌握。特色阻抗在连接器中之以是具有如此主要的地位,是由于电阻的几何形状很难做到完备统一,加之连接器尺寸又很小,必须将串音的可能性最小化。在线缆中,几何形状的掌握较易实现,其特色阻抗也易掌握,但是线缆的长度将有可能引起潜在的串音。
在连接器中掌握特色阻抗是环绕这个情由而进行的,在范例的开放式端子区域,连接器阻抗(和串音)是通过掌握端子以合理的分布办法而达到的。于此类旗子暗记而言,接地比率是这种分布的一种反响,接地比率减少了。当然,这样的结果就会减少可用于传送旗子暗记的端子数目。与旗子暗记端子干系的情由位置是很主要的考虑成分。为了避免接地端子的减少,具有整体的接地平面的连接器系统已经得到了中发展。前文中已经先容过了微条和条线的几何形状。整体的接地平面许可用于通报旗子暗记端子的利用,且能提高连接器所有通报旗子暗记的密度。图1.13展示了一个开放端子区域和接地平面连接器的构造。
.电力运用.
如前所述,在高下文提到的电连接器是必须通报电力的。常日其电压很低。常日用到的是如下两种电力通报方法:(1)专用于高水平确当前电力打仗通报(2)和并行多笾旗子暗记打仗。它们每一种方法都有优有劣。
电力传输与旗子暗记传输比较有两点不同之处。第一点,也是最明显的,是用于通报较高电流。旗子暗记通报的电流利常不超过1安培,最多也不会超过几安培,而电力传输的电流可达到几十乃至几百安培。第二点是由于电流导致的焦耳热而产生的温度升高。旗子暗记打仗过程产生的焦耳热与周围的温度相差不多。相反地,电力传输的比率又是基于温度的升高,温度的升高,又产生相应的比率电流。一次30度的温度的升高常日作为一个电流比率的标准。
因此,为知足电流额定值及性能的稳定性哀求,掌握焦耳热是很有必要的,这就须要在设计当中考虑旗子暗记通报的同时也要考虑电量的传输。尤其对电阻大的端子,焦耳热是一主要成分,必须将其减小到最低程度,而且,打仗面的电阻也必须减小到最低程度,使其产生的热量最小化。从选材的角度来说,当然是选择高导电率或是横截面积较大的端子以减小电阻,其余,增高传输电压或增加打仗面积亦可减小打仗部分的电阻。
图1.13关于开放端子领域(a图)和接地平面连接器(b图)的例子。)
更高的交叉部分、多余的打仗端子,都暗示提高打仗压力下连接器的尺寸。也便是说,实际上,有一个限定在贡献电打仗上,包括打仗媒体和打仗的尺寸。在利用贡献电打仗上,电力线缆的路径,线缆大电力打仗的终点及电打仗的尺寸会成为限定成分。
随着在连接器设计上提倡附加的限定,并行多讯号打仗许可更多传统的连接器被用来分配电能。这些限定首先直接针对担保通过打仗的电流的分配,同时,它们的热心况尽可能同等。个中以下三个成分是紧张的﹕
1.电路应是平行的电子流;也便是说,如果可能的话,经由所有的打仗电压降该当是相同的。如果不同的电压降对用场来说是根本性的,则这些电路将被差异对待。
2.如果可能的话,打仗时的热效应会被减至最低,尤其指一大束的电流打仗将被避免。
3.打仗的阻抗或是在全部讯号分配里一起打算的任意偏差必须相同。例如,依赖在打仗时存在的排列办法,在适当角度连接器独立打仗的巨大阻抗会有差异。在设计分配的打仗时,这些差异应该被考虑。
认识到所有考虑的结果是一个明确的关于打仗的电流的影响能力的谈论。降落到50%可能会被意识到。换句话说,为分配100A的讯号到PWB,如以1A的电流打仗速率,那么得当的打仗应该是靠近200A而不是100A,这表明,大量打仗是相称依赖于单位打仗电流速率。
概述
大体上,由于受终点、路线和尺寸考虑的限定,电流分配经由贡献高电流能力是明显的。考虑到大范围打仗和连接器的用场,多数电流分配的讯号打仗的用场须要更多的详细剖析,这些剖析关于连接器哀求和它们在本体中位置的打仗分配。
1.6 连接器测试
谈论到这个程度,也就牵扯到自身在连接器设计及材料、用场的考虑。现在把把稳力转向如何测试性能;也便是说,连接器测试可从两个方面来评估﹕即做什么和如何做,为什么测试。
1.6.1 连接器测试的类型
首先考虑做什么测试和如何做测试。在本书中的一些阐述中,一项连接器测试包括露天条件和设定条件的操作,由此也将定义这类操作,接下来是测试手段。例如,暴露在堕落性环境下的打仗阻抗测试一样平常被认为是一种环境测试。以上这些牵扯到做什么和如何做,这表明选择和如何定义这些条件,测试哪些性能和如何做测试。至少有三类测试和测试手段﹕环境测试、机器性能测试、电气性能测试。实例见表1.1。
通过先容测试术语,接下来考虑测试缘故原由。
1.6.2 连接器测试的缘故原由
连接器测试的基本缘故原由是鉴定连接器性能。除设计鉴定测试外,原型或试验型产品做测试可使连接器设计有充分依据,大部分连接器测试被引入每一个特定或合格测试程序用来鉴定产品性能。对付本次谈论目标,特定的或合格测试不同于那种分外的由连接器生产厂商定义的作为每一个检测项目的测试。就条件测试而言,它是由消费者、家当界、国家的、国际标准来共同定义每一测试程序。在每个例子里,测试程序将包括大量测试项目﹕环境测试、机器性能测试、电气性能测试。测试项目和测试手段及认可的判断标准都与连接器设计必须知足的利用或市场哀求有关。常日,这种露天条件和测试手段判断标准是有一些一样平常代表性,在种意义上覆盖了一个市场或一个利用范围而不是针对某一个分外利用。
当一项特殊利用成为测试程序项目时,测试可能被指定为性能鉴定测试。在这样的一个例子里,暴露条件常常是更特殊的。根据环境和暴露韶光
表1.1 连接器测试类型
长度可更适当地反响对条件及分外利用的需求。这同样是一个真实的测试手段及认可的判断标准。这样的测试是一个介于条件与性能测试的中间环节。
可靠性测试伴随着一个相似于用在别的合格或性能测试上的测试表。然而有两个紧张差异。首先,可靠性测试哀求在暴露测试和操作环境间存在一个等到格测试更严格的已知的联系,换句话说,测试可靠性必须在测试与利用上有一个加速成分是已知的。这也便是说,暴露在测试A中X天要等同于在利用B中Y年。这种哀求常日无法知足,并限定了做可靠性测试的。第二点不同在主要程度和统计处理上的认可判断标准。条件测试认可判断标准,例如暴露条件中阻抗的最大变革是一样平常性的,以是它们的代价在于,通过广泛利用,供应可接管的性能。考虑到利用,可靠性认可判断标准将反响分外哀求,这将在很多案例中明显超过合格代价。但可靠性认可判断标准还将被利用去知足更严格的统计哀求——在特定的相同尺寸和数据剖析——超过那些用在合格测试程序中的哀求。
1.7结论
本节阐述的目的是先容术语,并对付每个将在以下章节所提到的更详尽的主题谈论供应一个高下文背景。










