連接器的基本性能與其基本結(jié)構(gòu)

　　連接器在電路內(nèi)被阻斷處或孤立不通的電路之間，架起溝通的橋梁，從而使電流流通，使電路實(shí)現(xiàn)預(yù)定的功能。連接器是電子設(shè)備中不可缺少的部件，順著電流流通的通路觀察，你總會(huì)發(fā)現(xiàn)有一個(gè)或多個(gè)連接器。連接器形式和結(jié)構(gòu)是千變?nèi)f化的，隨著應(yīng)用對(duì)象、頻率、功率、應(yīng)用環(huán)境等不同，有各種不同形式的連接器。

　　例如，球場(chǎng)上點(diǎn)燈用的連接器和硬盤驅(qū)動(dòng)器的連接器，以及點(diǎn)燃火箭的連接器是大不相同的。但是無(wú)論什么樣的連接器，都要保證電流順暢連續(xù)和可靠地流通。就泛指而言，連接器所接通的不僅僅限于電流，在光電子技術(shù)迅猛發(fā)展的今天，光纖系統(tǒng)中，傳遞信號(hào)的載體是光，玻璃和塑料代替了普通電路中的導(dǎo)線，但是光信號(hào)通路中也使用連接器，它們的作用與電路連接器相同。

　　連接器的基本性能：

　　1、基本性能

　　連接器的基本性能可分為三大類：即機(jī)械性能、電氣性能和環(huán)境性能。

　　2、機(jī)械性能

　　機(jī)械性能就連接功能而言，插拔力是重要地機(jī)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(biāo)準(zhǔn)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(lái)看，插入力要?。◤亩械筒迦肓IF和無(wú)插入力ZIF的結(jié)構(gòu)），而分離力若太小，則會(huì)影響接觸的可靠性。

　　另一個(gè)重要的機(jī)械性能是連接器的機(jī)械壽命。機(jī)械壽命實(shí)際上是一種耐久性指標(biāo)，在國(guó)標(biāo)GB5095中把它叫作機(jī)械操作。它是以一次插入和一次拔出為一個(gè)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(píng)判依據(jù)。連接器的插拔力和機(jī)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(dòng)摩擦系數(shù)）以及接觸件排列尺寸精度（對(duì)準(zhǔn)度）有關(guān)。

　　3、電氣性能

　　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(qiáng)度。

　　①接觸電阻高質(zhì)量的電連接器應(yīng)當(dāng)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。

　?、诮^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(biāo)，其數(shù)量級(jí)為數(shù)百兆歐至數(shù)千兆歐不等。

　　③抗電強(qiáng)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(yàn)電壓的能力。

　　4、環(huán)境性能

　　環(huán)境性能常見(jiàn)的環(huán)境性能包括耐溫、耐濕、耐鹽霧、振動(dòng)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(shí)，電流在接觸點(diǎn)處產(chǎn)生熱量，導(dǎo)致溫升，因此一般認(rèn)為工作溫度應(yīng)等于環(huán)境溫度與接點(diǎn)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升。

　?、谀蜐癯睔獾那秩霑?huì)影響連接h絕緣性能，并銹蝕金屬零件。恒定濕熱試驗(yàn)條件為相對(duì)濕度90%~95%（依據(jù)產(chǎn)品規(guī)范，可達(dá)98%）、溫度+40±20℃，試驗(yàn)時(shí)間按產(chǎn)品規(guī)定，最少為96小時(shí)。交變濕熱試驗(yàn)則更嚴(yán)苛。

　?、勰望}霧連接器在含有潮氣和鹽分的環(huán)境中工作時(shí)，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(píng)價(jià)電連接器耐受這種環(huán)境的能力，規(guī)定了鹽霧試驗(yàn)。它是將連接器懸掛在溫度受控的試驗(yàn)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(shí)間由產(chǎn)品規(guī)范規(guī)定，至少為48小時(shí)。

　?、苷駝?dòng)和沖擊耐振動(dòng)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(yùn)輸中尤為重要，它是檢驗(yàn)電連接器機(jī)械結(jié)構(gòu)的堅(jiān)固性和電接觸可靠性的重要指標(biāo)。在有關(guān)的試驗(yàn)方法中都有明確的規(guī)定。沖擊試驗(yàn)中應(yīng)規(guī)定峰值加速度、持續(xù)時(shí)間和沖擊脈沖波形，以及電氣連續(xù)性中斷的時(shí)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(duì)特定液體的耐惡習(xí)化能力）、低氣壓等。

　　連接器產(chǎn)品的“微型化”、“高速移動(dòng)化”和智慧化是未來(lái)發(fā)展的趨勢(shì)。

　　接線端子做為連接器的一種，是電氣行業(yè)中的一個(gè)重要組件，起著不可替代、不可忽視的作用，因工程技術(shù)人員在檢修時(shí)首先也是從接口檢查，也就是端子入手，因此接線端子的設(shè)計(jì)尤為重要。

　　產(chǎn)品的設(shè)計(jì)是集于：產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)、材料、結(jié)構(gòu)、電鍍、認(rèn)證、模具、及制造工藝的一種綜合性設(shè)計(jì)，端子也不例外。

　?。ㄒ唬┊a(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)起著總的指導(dǎo)思想，幾乎所有的考慮都以它為依據(jù)，我們端子設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)首先以UL和CSA為準(zhǔn)，不過(guò)在有些電氣參數(shù)方面也可以以其他標(biāo)準(zhǔn)為依據(jù)，如高低溫試驗(yàn)。

　　（二）材料的選擇直接影響到整個(gè)產(chǎn)品的性能，是設(shè)計(jì)的關(guān)鍵，以塑膠材料為例：如果是以UL94，V-0的阻燃為設(shè)計(jì)依據(jù)就要認(rèn)真審核各家材料物性表的技術(shù)參數(shù)是否能滿足產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)，如沖擊耐電壓和耐老化試驗(yàn)是否能過(guò)，在五金材料方面主要是TP的壓片材料選擇尤其重要，因?yàn)榇藟浩纫獫M足一定的導(dǎo)電率（電流）又要有一定的彈性，在選擇材料方面給我們的工程師帶來(lái)了困難，而恰恰在此方面正是連接器廠商在彈性元器件所追求的趨勢(shì)，許多生產(chǎn)五金材料的廠家正在這方面努力，導(dǎo)電率直接影響到溫升和接觸電阻，彈性的好壞與材料的化學(xué)元素、彈性模量、硬度、抗拉強(qiáng)度有關(guān)，彈性模量選擇用材料力學(xué)的第四強(qiáng)度理論公式進(jìn)行計(jì)算。材料的導(dǎo)電率越大接觸電阻就越小溫升就越低，插拔力與接觸電阻成二次曲線的關(guān)系，接觸電阻主要分：壓縮電阻、膜層電阻、體積電阻（導(dǎo)體本身的電阻）。其中膜層電阻占總電阻的70～80%，也是影響連接器壽命的主要因素，應(yīng)給予充分重視，就以端子鍍金和鍍銀來(lái)比，雖然銀的導(dǎo)電率比金要高，但是其化學(xué)穩(wěn)定性沒(méi)有金好，所引起的膜層電阻遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于鍍金，所以搞清以上之間的關(guān)系對(duì)于我們選擇材料就有指導(dǎo)意義，是產(chǎn)品設(shè)計(jì)的前提條件。

　?。ㄈ┊a(chǎn)品結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)也是至關(guān)重要的，這完全是經(jīng)驗(yàn)方面的東西，無(wú)捷徑可走，在這方面各個(gè)系列各有特點(diǎn)，如：螺釘防掉、拼接的產(chǎn)品前后呈弧形，長(zhǎng)位數(shù)變形等，壁厚不均勻造成的縮水變形等，螺釘?shù)姆赖糁饕幸韵聨追N：三條筋防掉、箍口防掉，頸口防掉，沖壓防掉，因受技術(shù)工藝的影響頸口防掉采用不多，而大多數(shù)采用頸口防掉，以上結(jié)構(gòu)的實(shí)現(xiàn)是以塑膠材為PA66為前提條件，在這里需要對(duì)頸口防掉進(jìn)行說(shuō)明，以螺釘為M3為例，M3的螺釘實(shí)際外徑是φ2.90mm，所以外殼頸口的尺寸應(yīng)設(shè)計(jì)在：φ2.5～φ2.6，外殼頸口的厚度應(yīng)在0.4～0.5mm，且螺釘頭部下應(yīng)有一段小于外殼頸口的光桿，這樣才能保證螺釘可以順利旋進(jìn)螺紋里面，在生產(chǎn)工藝也應(yīng)該做相應(yīng)的調(diào)整，下面就對(duì)我公司各系列產(chǎn)品在結(jié)構(gòu)方面出現(xiàn)的問(wèn)題做一個(gè)統(tǒng)計(jì)和解決的方案。

　　1、拼接產(chǎn)品組合成長(zhǎng)位數(shù)的變形問(wèn)題，產(chǎn)生的主要原因也是因結(jié)構(gòu)不合理導(dǎo)致兩拼接隼在前后上下左右受力不平衡，所示在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)要考慮其拼接隼的受力和變形方向。

　　2、螺釘防掉的問(wèn)題，在這方面我建議盡量用頸口防掉，因?yàn)樗c箍口防掉相比避免了螺釘光桿和箍口處公差精度所帶來(lái)的煩惱。而且結(jié)構(gòu)可靠公差容易控制。

　　3、螺釘及帶螺紋鋼件在電鍍后鹽霧試驗(yàn)的問(wèn)題，因按2012年公司螺紋電鍍的標(biāo)準(zhǔn)（鍍層是受到限制，但多大的螺紋對(duì)應(yīng)鍍層厚度我認(rèn)為還有待進(jìn)一步確定），解決此問(wèn)題在電鍍工藝正常的情況下有兩種方法，選擇正確的封孔劑和采用鍍層分多次電鍍，這兩種方法都是要覆蓋螺釘產(chǎn)生的用肉眼所看不到的孔隙。采用鍍層分多次電鍍成本較高，所以建議用第一種方法，而此方法的關(guān)鍵是在于封孔劑配方的研究。

　　4、插拔力的問(wèn)題，此方面所涉及到的內(nèi)容較多，它與材料、電鍍、結(jié)構(gòu)和所應(yīng)用的行業(yè)都有關(guān)系，是連接器行業(yè)一項(xiàng)重要的機(jī)械性能要求，插拔式端子更是如此，材料的選擇就插拔力而言受導(dǎo)電率（電流）和接觸電阻及溫升的限制。在這里就不再做詳細(xì)的說(shuō)明了，電鍍主要是受鍍層的種類和是否預(yù)鍍的影響。

　　一般而言，在相同材料和結(jié)構(gòu)下預(yù)鍍后壓片要比先沖壓再電鍍的壓片在插拔力方面要穩(wěn)定，因?yàn)樵诤箅婂児に囘^(guò)程中無(wú)形之中是對(duì)五金材料做了硬化處理，而在先沖壓就正好消除了這種現(xiàn)象。結(jié)構(gòu)方面主要考慮是壓片與引針的接觸，引針與壓片的接觸大都是線接觸，這就造成在配合時(shí)出現(xiàn)在插的一瞬間突然很大，而后又突然變小，給客戶在使用的過(guò)程中有極不穩(wěn)定的感覺(jué)，影響其壽命，如果把壓片與引針的接觸在結(jié)構(gòu)方面改成面接觸，那么就既解決了插拔力的問(wèn)題又減小了接觸電阻和溫升。

　　（四）產(chǎn)品的應(yīng)用：主要應(yīng)用在照明，通訊，安防等行業(yè)。而插拔式端子的應(yīng)用行業(yè)是最為主泛的，如變頻，防暴，數(shù)控面板，門禁控制器，傳感器，PLC，儀器儀表，電源，伺服驅(qū)動(dòng)，以上這些應(yīng)用行業(yè)對(duì)插拔式端子的共同的要求是：插拔力要平穩(wěn)，接觸電阻要小，要能滿足一定的壽命和疲勞度，所以對(duì)五金彈片材料的要求較高。這就要求產(chǎn)品設(shè)計(jì)師對(duì)結(jié)構(gòu)和選材具有一定的經(jīng)驗(yàn)。對(duì)于柵欄式端子主要應(yīng)用在：電源，繼電器（特別是雙層端子），變頻器，電梯行業(yè)（較少），空調(diào)。

　　此系列端子的要求是在壓線時(shí)對(duì)螺釘?shù)呐ちσ筝^高，螺釘退到最高位的距離要大于最大壓線范圍，對(duì)于長(zhǎng)位數(shù)的端子不能有翹曲變形，螺釘?shù)目垢g性要求較高。

　?。ㄎ澹╇S著我國(guó)3C認(rèn)證制的開(kāi)始，國(guó)家對(duì)電器產(chǎn)品的安全，電磁兼容的要求提出了更高的要求，與之相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)有：GB16836-2003《量度繼電器保護(hù)裝置安全設(shè)計(jì)的一般要求》、GB/T14598.3-1993《電氣繼電器的絕緣試驗(yàn)》、JB/T9568-2000《電力系統(tǒng)繼電器、保護(hù)及自動(dòng)裝置通用技術(shù)條件》、國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)IEC60255-27（CD：2002）《量度繼電器和保護(hù)裝置的產(chǎn)品安全要求》、其中GB16836-2003涉及到的安全項(xiàng)目主要包括：機(jī)械結(jié)構(gòu)、外殼防護(hù)、絕緣配合、發(fā)熱、著火試驗(yàn)、防觸電、安全標(biāo)志及安全說(shuō)明書(shū)。

　　1、機(jī)械結(jié)構(gòu)安全要求端子在化學(xué)方面和結(jié)構(gòu)材料方面及帶電的運(yùn)動(dòng)部件要保證人身安全，如外殼的棱角，五金方面的毛刺，及各零部件的連接強(qiáng)度，甚至在運(yùn)動(dòng)等條件下產(chǎn)品的穩(wěn)定性，以上都是電力行業(yè)中機(jī)械結(jié)構(gòu)對(duì)端子的要求。

　　2、外殼的防護(hù)要求主要是JB/T9568-2000對(duì)防護(hù)等級(jí)的規(guī)定，它主要分兩種，一種是固體異物的防護(hù)等級(jí)，一種是水對(duì)設(shè)備和產(chǎn)品造成的危害。

　　3、絕緣配合要求主要是根據(jù)所用材料、工作電壓及環(huán)境污染等級(jí)，來(lái)合選取電氣間隙和爬電距離、從而保護(hù)工作人員和產(chǎn)品工作的安全，同時(shí)也使產(chǎn)品在過(guò)電壓不會(huì)發(fā)生絕緣損壞。

　　4、漏電起痕指數(shù)的要求，產(chǎn)品在使用過(guò)程中因固體絕緣材料表面在電場(chǎng)和電解液的作用下，形成導(dǎo)電通路，從而使外殼絕緣材料的絕緣性能下降，影響產(chǎn)品的安全。如果在相同絕緣電壓等級(jí)條件下，漏電起痕指數(shù)高時(shí)，產(chǎn)品的爬電距離可以減小，如果產(chǎn)品進(jìn)入電力行業(yè)請(qǐng)研發(fā)在這方面充分重視。

　　5、熱塑性材料在工作中對(duì)變形要求，它主要對(duì)端子在工作中產(chǎn)生的溫升和接觸電阻，它引起的高溫使外殼變形變軟，從而使電短路，造成嚴(yán)重事故，所以對(duì)端子的載流部件材料的選擇顯的很重要。

　　6、防觸電要求，在結(jié)構(gòu)方面操作元件不應(yīng)帶電，與內(nèi)部連接的端子不應(yīng)是可以觸及到的，這方面主要是對(duì)螺釘扭力可靠性的要求，應(yīng)防止與可觸及的端子的螺釘，導(dǎo)線意外松動(dòng)而短路。如接地端子的要求：Ⅰ類安全產(chǎn)品的接地電阻不應(yīng)大于0.5Ω。

　?。┠＞叻矫?，至少在連接器行業(yè)幾乎所有重要的零部件都是通過(guò)模具來(lái)實(shí)現(xiàn)在，效率高，精度好，維護(hù)方便，端子主面主要以塑膠模和五金連續(xù)模為主，塑膠模方面：主要在于設(shè)計(jì)，首先對(duì)產(chǎn)品分模面的選擇是很重要的，他決定模具自身結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，還有側(cè)抽芯（多的可以是四面）進(jìn)膠口及方向的設(shè)計(jì)，模具次卻系統(tǒng)也是一個(gè)很重要的一項(xiàng)，至于有些結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)會(huì)受塑膠料類型的影響，絕緣外殼結(jié)構(gòu)的均勻?qū)δ＞叩挠绊懀澳：秃竽Ｉ系蔫偧苊鈱?duì)插現(xiàn)象，作為產(chǎn)品設(shè)計(jì)工程師如果只考慮產(chǎn)品的功能和標(biāo)準(zhǔn)方面會(huì)導(dǎo)致模具的正常生產(chǎn)和外觀現(xiàn)象，要兼顧模具制造加工工藝，另外是注塑機(jī)的成形工藝，這方面的影響也是很重要的：注塑溫度、成形時(shí)間，鎖模力、注塑速度等。

　?。ㄆ撸┢渌圃旃に?，端子所用到其他的零件的制造工藝還有：儀表、鑄造、熱處理等。對(duì)以上工藝不光只是了解，更重要的是要積累經(jīng)驗(yàn)，及時(shí)總結(jié)，循序漸進(jìn)。所以在研發(fā)方面大大提升產(chǎn)品項(xiàng)目工程師素質(zhì)和加大項(xiàng)目工程師負(fù)責(zé)管理制是實(shí)現(xiàn)完成產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的關(guān)鍵。

　　連接器的基本結(jié)構(gòu)：

　　連接器的基本結(jié)構(gòu)件有接觸件、絕緣體、外殼（視品種而定）及附件。下面小編給大家詳細(xì)介紹一下連接器的構(gòu)成。

　　接觸件（contacts） 是連接器完成電連接功能的核心零件。一般由陽(yáng)性接觸件和陰性接觸件組成接觸對(duì)，通過(guò)陰、陽(yáng)接觸件的插合完成電連接。

　　陽(yáng)性接觸件為剛性零件，其形狀為圓柱形（圓插針）、方柱形（方插針）或扁平形（插片）。陽(yáng)性接觸件一般由黃銅、磷青銅制成。

　　陰性接觸件即插孔，是接觸對(duì)的關(guān)鍵零件，它依靠彈性結(jié)構(gòu)在與插針插合時(shí)發(fā)生彈性變形而產(chǎn)生彈性力與陽(yáng)性接觸件形成緊密接觸，完成連接。插孔的結(jié)構(gòu)種類很多，有圓筒型（劈槽、縮口）、音叉型、懸臂梁型（縱向開(kāi)槽）、折迭型（縱向開(kāi)槽，9字形）、盒形（方插孔）以及雙曲面線簧插孔等。

　　絕緣體：絕緣體也常稱為基座（base）或安裝板（insert），它的作用是使接觸件按所需要的位置和間距排列，并保證接觸件之間和接觸件與外殼之間的絕緣性能。良好的絕緣電阻、耐電壓性能以及易加工性是選擇絕緣材料加工成絕緣體的基本要求。

　　殼體 也稱外殼（shell），是連接器的外罩，它為內(nèi)裝的絕緣安裝板和插針提供機(jī)械保護(hù)，并提供插頭和插座插合時(shí)的對(duì)準(zhǔn)，進(jìn)而將連接器固定到設(shè)備上。

　　附件 附件分結(jié)構(gòu)附件和安裝附件。結(jié)構(gòu)附件如卡圈、定位鍵、定位銷、導(dǎo)向銷、聯(lián)接環(huán)、電纜夾、密封圈、密封墊等。安裝附件如螺釘、螺母、螺桿、彈簧圈等。附件大都有標(biāo)準(zhǔn)件和通用件。

　　以上是連接器構(gòu)成介紹。使用連接器可以在設(shè)計(jì)和集成新產(chǎn)品時(shí)，以及用元部件組成系統(tǒng)時(shí)，有更大的靈活性。