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連接器的結構組成有哪些?怎么定義

【概要描述】什么是連接器?至少有兩種方式來定義連接器:功能上和結構上。定義連接器的第一種方法是基于它應該和必須滿足的要求。此定義側重于連接器應用程序的功能和操作環境。定義連接器的第二種方法側重于連接器本身,以及它的設計方法和制造材料。由于連接器的應用、運行環境和功能要求直接影響到連接器的設計,本文從連接器的功能定義入手。

連接器的結構組成有哪些?怎么定義

【概要描述】什么是連接器?至少有兩種方式來定義連接器:功能上和結構上。定義連接器的第一種方法是基于它應該和必須滿足的要求。此定義側重于連接器應用程序的功能和操作環境。定義連接器的第二種方法側重于連接器本身,以及它的設計方法和制造材料。由于連接器的應用、運行環境和功能要求直接影響到連接器的設計,本文從連接器的功能定義入手。

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       什么是連接器?至少有兩種方式來定義連接器:功能上和結構上。定義連接器的第一種方法是基于它應該和必須滿足的要求。此定義側重于連接器應用程序的功能和操作環境。定義連接器的第二種方法側重于連接器本身,以及它的設計方法和制造材料。由于連接器的應用、運行環境和功能要求直接影響到連接器的設計,本文從連接器的功能定義入手。

 

       連接器功能:連接器的應用范圍非常廣泛。電子連接器的功能定義是:連接器是一個電子系統,它的功能是在兩個子系統之間提供可分離的連接,而不是對系統,系統的性能具有不可接受的影響。定義中的關鍵詞是“電子系統”、“可分離”和“不可接受的影響”

 

       連接器是一種電子系統,因為它是通過機械方法產生的電氣連接。正如將要討論的,端子的彈性機構的偏差將在兩個配合部分之間產生一個力,從而導致接觸界面之間的金屬連接。接觸界面的“可分離性”是我們想要使用連接器的主要原因。需要可分離性有很多原因。它可以獨立制造零件或子系統,并且可以在一個主要地方進行總裝。可分離性還可以促進部件或子系統的維護或升級,而無需修改整個系統。應用可分離性的另一個原因是便攜性和對外圍擴展設備的支持。

 

       另一方面,可分離性在子系統之間引入了額外的接觸界面。該接口不能產生任何“不可接受的影響”,尤其是對系統性能不能產生不可接受的電氣性能影響。例如,這些影響包括系統之間不可接受的失真或信號故障,或連接器的功率損耗。毫伏壓降產生的功率損耗將成為功能的主要設計依據,因為主板的功率需求也會因損耗而增加。

 

       “可分離性”和“不可接受”的限制由連接器的應用決定。可拆卸性包括連接器在多次插入和移除過程中提供與另一個連接器配合所需的力,以確保其連接性能不受影響。插入和移除要求的典型數量范圍從內部連接器的數十次循環到外圍設備(例如 PCMCIA 型連接器)的數千次循環。由于電路的數量或功能要求以及連接器互連的增加,對插拔力的要求變得更加重要。為了提供更多的功能需求,連接器上的端子數量也必須增加,從而導致連接器的配合力更大。根據連接器的使用場合和功能要求,其端子數量從幾十個到幾千個不等。

 

       連接器結構:一個基本的連接器由四部分組成,這些組件如圖所示。

a) 端子間的接觸接口

 b) 端子表面處理

 c) 終端彈片

d) 連接器外殼連接器的接觸界面由兩部分組成,一是可分離的接觸界面,如圖中公母插針的配合區域;另一種是永久性連接接口,如端子與PCB的焊接或端子與導線的壓接。

       終端的可拆卸接口接觸到了一些不平整的點。這些接觸點的數量由接觸界面的正壓、硬度和幾何形狀決定。當然,這些參數與材料的電導率共同構成了接觸電阻的影響因素。端子表面電鍍是為了優化接觸界面。這是端子的表面處理。端子的表面處理可分為貴金屬電鍍和非貴金屬電鍍。貴金屬鍍層是指這種材料在空氣中不易氧化,例如金或鈀。非貴金屬鍍層是指在空氣中容易氧化的材料,如錫、銀等。對于這兩種不同的涂層,必須考慮不同的失效機制和應用。

 

       在選擇連接器塑料材料時,主要關注的是材料的介電強度(決定了連接器的耐壓和工作電壓); CTI(相對跟蹤指數)決定了連接器的泄漏可靠性;阻燃等級,包括灼熱絲要求等; RTI elec相對工作溫度指數,決定了連接器可以長時間工作的最高溫度。當然,還應利用塑料材料的一些機械性能,使其滿足相應機械保持力和鎖緊力的設計要求。非貴金屬鍍錫層的表面是一層氧化錫。這層氧化錫是自我維持的,可以將內部錫與空氣隔離,避免錫進一步氧化。在應用中,母端子需要提供足夠的力來破壞和去除錫表面的氧化層,以保證公母端子與純錫接觸形成金屬連接。錫比較軟,鍍錫產品的插拔壽命一般不超過25次。此外,該接觸界面在產品應用中不會發生錫再氧化。然而,由于振動或熱脹冷縮,接觸界面會發生微動,導致微動腐蝕,這是鍍錫產品的主要失效機理。主要的保護方法是增加正壓或使用抗微動腐蝕油。當然,鹽霧試驗方法無法驗證這種失效。

 

       端子的正壓由端子的材料決定。選擇端子材料的要點是根據正壓設計選擇材料的導電性和機械強度,更重要的一點是確定材料的應力松弛性能。應力松弛是指材料本身的機械強度會隨著時間和溫度的變化而降低,也稱為老化。當然,老化材料制成的產品的正壓可能不足以保證接觸電阻,可能會造成接觸界面的微動腐蝕。

 

       貴金屬涂層主要用于配合壽命相對較高的應用。對接端子之間的正壓可以比較小,磨損少。當然,插頭壽命會高很多。但是,由于原子孔隙的存在,鍍金層表面會不完整,從而發生孔隙腐蝕和腐蝕擴散。結果,在孔隙附近形成一些氧化物,導致接觸電阻增加。

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