连接器基础知识培训教材

连接器基础知识培训教材

一﹑连接器简介

1. 连接器的起源

连接器的诞生是从战斗机的制造技朮中所孕育的﹐战役中的飞机必须在地面上加油﹑修理﹐而地面上的逗留时间是一场战役胜负的重要因素。因此﹐二次大战中﹐美军当局决心致力于地面维修时间的缩短﹐增因战斗机的战斗时间。他们先将各种控制仪器与机件单元化﹐然后再由连接器连成一体成为一个完整的系统。修理时﹐将发生故障的单元拆开﹐更换新的单元﹐飞机就马上能升空作战。战后AT-T贝尔实验室成功地开发了贝尔电话系统﹐接着计算机﹑通迅等产业的崛起﹐使得源自于单机技朮的连接器有了更多的发展机会﹐市场也迅速地扩张起来。 2. 连接器的含义

连接器﹐就是用于实行电路或电子机械等的相互间电器连接的器具(包含附件)称之为连接器(Connector)。广义的连接器指所有信号间的桥梁﹐它包括各种单元化的电子﹑电器模块及组件在短时间内连接成一个完整系统。 3. 连接器的分类

3.1 按使用性质分外接式连接器(用于外接机壳)﹑内接式连接器(用于内接机壳)。

3.2 按加工方式分压着式(Crimp Type)﹑压接式(I.D.C Type)又称刺破式﹑焊接式(Solder Type)﹑零插入式(Z.I.F Type)。

3.3 按使用方式分线对板连接器﹑板对板连接器﹑线对线连接器﹑插座﹑输入输出连接器。 3.4 按形式分PCB板连接器﹑扁平电缆连接器﹑同轴电缆连接器﹑嵌入式连接器﹑压轴式连接器﹑圆形连接器﹑角形连接器﹑印刷配线板用连接器。

3.5 按结构分一般型连接器﹑耐湿防水型连接器﹑耐环境型连接器﹑气密性连接器﹑耐火型连接器﹑耐水型连接器。 4. 连接器的组成

连接器由绝缘体﹑插头结合体﹑插座结合体﹑线材四部份组成。

4.1 绝缘体﹕用来保持各结合体的固定位置并完成各结合体之间的电器绝缘的零件。 4.2 插头结合体﹕长方形或圆形的钢针或端子用来插入插座结合体的零件(端子或弹簧)。 4.3 插座结合体﹕为了维持与插头结合体有良好的接触而含有弹性机能的结合体零件。 4.4 线材﹕一般用线材﹐如电子线﹑扁平电缆﹑隔离线等。

5. 连接器的特性

5.1 公接点或母接点中的一方具有弹性﹐可利用接点的相互连接使电路确保连接。

5.2 接点的端子部位具有容易施行电线或印刷配线板的配线构造。即供施行焊接﹑包封﹑挟持﹑通孔焊接等构造。

5.3 接点固定于绝缘体的正确位置﹐可利用绝缘体维持接点相互间的电压绝缘电阻。

5.4 具有耦合构造﹐便于接点的插入或脱离﹐经过震动或冲击等时也不变位。

6. 连接器的用途

广泛应用于计算机及接口设备﹑电讯﹑通讯器材﹑仪器﹑录像机﹑放影机﹑电视﹑游戏机﹑音响﹑电话﹑车辆﹑医疗﹑电子﹑军用及航空等工业所产的产品上。

二﹑连接器各组成要素的具体讲解

通过以上对连接器的简单介绍﹐我们可以看到﹐连接器是一种看似简单﹐实际很繁杂(注意这里用的是“繁杂”而不是“复杂”)。就材料而言﹐连接器主要由金属材料和塑料材料两部份组成﹐对于我公司而言﹐连接器主要由以下几部份组成﹕线材(含PVC胶粒﹑铜线)﹑端子﹑Housing﹑

Wafer(含PIN针﹑胶座)等。

1. 线材介绍

1.1 线材结构

线材(WIRE)=绝缘体(外被PVC)+导体(芯线)

绝缘体就是指线材露在外面的起绝缘作用的部份﹐我公司现在主要指PVC胶料。 导体(芯线)就是指线材内部起导电作用的金属部份﹐一般线材的芯线按其结构不同有以下几种﹕

a. TD线﹕单条芯线镀锡

b. AD线﹕单条裸铜线

c. AS线﹕由多条芯线组成都没有镀锡(即裸铜线)

d. TS线﹕由多条芯线组成﹐且每条芯线均有镀锡(即先镀后绞)

e. TC线﹕由多条芯线(一般是裸铜线﹐也可以是镀锡线)绞在一起再镀锡(即先绞后镀) 1.2 线材的粗细

1.2.1 线号---AWG﹕American Wire Gauge

8﹑10﹑12﹑14﹑16﹑18﹑20﹑22﹑24﹑26﹑28﹑30﹑32 1.2.2 线径和芯线数 线号(AWG) 芯线数/芯线径(mm) 绞合外径(mm) 截面积(mm2) 最大绞距(mm) 32 30 28 26 24 22 20 18 16 14 12

1.3 线材种类

1.3.3.1 电子线(Hook-up Wire)

a. 一般电子线﹕如1007﹑1015﹑1061﹑1095等。 b. 照射PVC电子线﹕如1430﹑1431等。 c. 双层绝缘电子线﹕如1617﹑1672等。 d. 铁氟袭耐高温线﹕如1199﹑1330等。 1.3.3.2 隔离线(Shielded Wire)

a. 单隔离线﹕如1185﹑1354﹑1533﹑1691等。

b. 双隔离线﹕如2547﹑2854﹑2851等。

c. 双并单隔离线(即两条单隔离线并在一起)﹕如2562﹑2590等。 1.3.3.3 同轴电缆(Coaxial Cable)

a. 不编织PE单芯线。

b. 编织PE(聚乙烯)单芯线﹑多芯线﹕如1107﹑1365等。

7/0.08 7/0.102 7/0.127 7/0.160 7/0.203 17/0.160 21/0.180 34/0.180 26/0.254 41/0.254 65/0.254 0.24±0.02 0.31±0.02 0.39±0.02 0.49±0.02 0.61±0.02 0.76±0.02 0.94±0.02 1.18±0.02 1.50±0.02 1.88±0.02 2.37±0.02 0.035 0.055 0.088 0.14 0.22 0.34 0.52 0.82 1.32 2.08 3.3 10.5 12.7 12.7 15.2 17.8 20.3 31.8 50.8 50.8 58.6 93.5 c. 编织FRPE(耐燃聚乙烯)单芯线﹑多芯线﹕如1107﹑1365等。 d. RG型﹕如1354﹑1478等。

1.3.3.4 并线(Ribbon Cable)(英文含义是指丝带形﹑带状形的Cable线材) a. 并扁平电缆﹐如2468﹐又分有间距﹑无间距两种。 b. 电子并线﹐如1007并线﹑1015并线。

1.3.3.5 扁平电缆(Flat Cable)(英文含交是指扁平的﹑平坦的Cable线材) a. UL灰扁平电缆﹐如2651﹐可根据间不同分很多种如1.27﹑2.54等。 b. 普通灰扁平电缆﹐又分单面扁平电缆﹑双面扁平电缆。 c. 其它扁平扁平电缆。

1.3.3.6 计算机线(Computer Cable)(我们通常又叫圆线) a. UL Cable线﹐如2468﹑2919。 b. 非标Cable线。 1.3.3.7 编织线

由多股裸铜线或镀锡线(由多根芯线组成一股)通过编织而成﹐如0.12/144﹑0.12/64等。 1.4 线材规格要求

1.4.1 线材的材质﹕一般连接器所用的线材材质以耐燃性较佳为原则。一般配线必须符合UL要求的VW-1水平燃烧等级﹐一般隔离线必须符合VW-1SC的燃烧等级﹐使用的温度限制线材依绝缘体材质的特性从60~250℃的范围内﹐而一般使用依80℃为基准﹐而交流电源以105℃为基准。

材质 聚氯乙烯PVC 耐燃聚氯乙烯PVC 聚乙烯PE 照射聚氯乙烯PVC 照射聚氯乙烯PE 硅质橡胶SR 1.4.2 额定电压 额定电压(交流电压V) 30 125 or 150 300 600

2. Housing介绍(又叫插座﹑胶壳﹐注意我们平时写的“号型”是不标准的写法)

2.1 Housing的材质及其特性

我们通常用的Housing材质是Nylon66﹐也有用到ABS材质﹐如南京夏普所使用的Housing。Housing常见的材质主要有以下几种﹐其特性如下表(见下页表格)﹕

2.2 Housing分类

2.2.1 按间距分有﹕1.27mm, 1.00mm, 2.50mm, 2.54mm, 3.96mm, 5.00mm, 5.08mm,

7.50mm, 10.00mm等。

2.2.2 按材质防火等级分有﹕94V-0, 94V-2等。

峰值电压(V) UL规定 42.4 300 600 2500 CSA规定 600 Max. 1400 Max. 周围温度(℃) 60 75﹑80﹑90﹑105 75 105 90﹑105 180 材质 热塑性树脂 性能 耐电压 抗拉强度 变曲强度 耐燃烧性 耐热湿度性 耐候性 加工性 体积电阻率 很慢 缓慢变化 可/良 无添加 很慢 缓慢变化 可/良 加玻璃纤维 聚 胺树脂(Nylon) ABS树脂 聚碳酸脂 不燃 缓慢变化 优 Nylon6 不燃 缓慢变化 优 Nylon66 燃烧慢 稍劣 良 成型用 不燃 优 良 成型用

2.2.3 Housing还可以按其它不同方法分类﹐如按排数分可分为单排﹑双排﹔按其配合方

式分可分为公Housing﹑母Housing﹔等等。

3. 端子(Terminal)介绍

3.1 端子的结构及相关部位介绍﹐详见附图。

3.2 端子的材质﹕主要是黄铜﹐也有磷青铜或铍铜。

3.3 端子的表面处理﹕一般都是镀锡﹐也有不电镀(即本体)或镀金或镀铜等。 3.4 端子的分类﹕

3.4.1按形式分：

内接端子：用于插座与插头的连接； 外接端子：压接上线材后直接与插头连接； 接线端子：连接线与线之间的端子。

3.4.2按压着线材大小分类：低脚端子、高脚端子、介于高低脚之间的端子； 3.4.3按配合性分：母端子、公端子、公母同体端子、没有公母之分的端子； 3.4.4按型号分：单粒端子、连续端子、半包绝缘端子、全包绝缘端子；

3.4.5按结构分：叉形端子、圆形端子、栓板端子、子弹形端子、耳扒形端子、子弹形端

子、接线端子、旗形端子；

三、连接器的制程简介

1. 线材加工：主要指的是按工程要求所做的裁线、剥皮、捻线及沾锡等工序；

2. 塑料成型： 该制程是将塑料粒由塑料射出成型机射入模具之中而形成连接器所需要的塑料形状，如Housing成型、Wafer胶座成型、DB头或RCA等注塑成型，等等；

3. 冲床成型： 该制程是将金属材料由高速冲床机器所塑造成所需的金属形状端子，如端子冲

压、PIN针冲压，等等；

4. 电镀：是将冲压成型后的端子或PIN针，经过特殊处理镀以所需的金属的各种所需的额外

材质，如镀金、镀锡、镀镍等。 5. 组合： 该制程是将成型后的塑料或线材同电镀后的金属端子透过连接器专用机器或手工加

以组合而成为连接器，如在线材上压着端子、穿Housing、热缩套管、在线材上焊接五金、在线材上扎束线带，等等。

四、连接器的产品测试及条件

1. 产品测试的定义

1.1 每一测试产品在测试后，均需符合或优于本身预先设定的标准规格，若客户有特殊要求

的必须符合客户要求；

1.2 标准测试环境：除非特别指定，否则所有测试均在下列环境下进行。 室内温试：15~35℃，室内湿度：RH25~85%

1.3 绝缘阻抗：其初次阻抗应为湿度测试后及热震测试后的两倍。 2. 产品测试的分类

2.1 电器特性(Electrical Performance)； 2.2 机械特性(Mechanical Performance)； 2.3 环境特性(Environmental Performance)。 3. 产品测试的内容

3.1 电器特性

3.1.1接触阻抗(Contact Resistance)测试

是指由各元素组成的产品中接触部份两端之间的阻抗值。

PCB板 Wafer 线材

A B

Housing PIN针 50mm

(图示一) 测试方法：如图标一所示，通过数字直流电桥在A、B两点间加以20mV电压、10mA(DC)电流，进行测试其接触阻抗。(所施加的电压、电流可根据标准要求或客户要求进行确定)。 以上测试可以根据要求配合环境测试进行测试，以便掌控产品的寿命性能。

3.1.2绝缘电阻(Insulation Resistance)测试

是指产品外部绝缘体与金属间或金属接点与金属接点间的阻抗值。

测试方法：通过绝缘电阻测试仪，在待测试两点间加以500V(DC)，测试其绝缘阻抗值。 说明：a. 绝缘阻抗之测试，可以按以上测试方法进行测试得出其最初绝缘阻抗，另外还可以通过湿度测试后再按以上方法测试寿命之绝缘阻抗，具体测试条件按相关测试规范之要求或客户要求进行测试。b. 有时客户要求对产品进行耐电压(Dielectric Withstanding Voltage)测试，测试时可在产品外部绝缘体与金属间或金属接点与金属接点间加以交流电压AC800V，且持续一分钟，要求此间不得有连接器绕毁或发生火花现象，打高压后再进行绝缘阻抗测试。

3.1.3导电连续性(Current Continuity)测试

是指根据预先设定好的规格要求，在产品通过震动测试时测试其间电流中断的时间。

测试方法：将受测连接器的每一回路以串联方式连接起来，此时配合震动试验借由中断计量器来测取导电连续性，要求通过电流中断的时间不得超过1μ秒.

3.1.4耐电压(Dielectric Withstanding Voltage)测试

是指受测连接器外端绝缘体与接触体之间或两个接触点之间所能承受的电压的能力测试。

测试方法：在受测连接器及Housing外端绝缘体与接触点之间或受测连接器两个接触点

之间施加交流电压AC800V于受测点，持续约一分钟，在此期间要求不得有连接器烧毁或发生火花现象

3.2 机械特性

3.2.1铆合强度(Crimping Tensile Strength)测试

又叫端子拉力测试，是指线材从端子中被拉出所需要的最大拉力(单位：Kgf)。

移动夹具 线材 固定夹具

拉拔速度：25mm/min 端子 (图示二)

测试方法：如图示二所示，先分别将压着OK的线材及端子固定在推拉力测试机的固定夹具和移动夹具上，再以25mm/min的速度按图标方向拉动，直到线材自端子拉出为止，然后记录仪表中的实测数据。

说明：线材自端子中拉出后根据线材芯线被拉断的不同情况分析端子压着问题：a. 若芯线完全断掉留在端子中或很整齐的断掉部份留在端中，虽然实测值符合要求，但压着仍为不良，有可能是端子压着过紧或无喇叭口或其它原因，使芯线受到损伤；b. 若芯线完全从端子中拉出而在端子中无任何残留芯线，若实测值符合要求虽可以接受，但此压着仍为不良，此不良是由于压着偏松导致，难保会么时候突然出现异常而使铆合强度减小而不符合要求；c. 若芯线自端子中参差不齐的被拉断而有部份残留在端子中，则此压着才是标准良品。

附：一般铆合强度的标准要求(若客户有特殊要求必须符合客户要求)如下：

序号 1 2 3 4 5 6 7 8 线号(AWG) 30 28 26 24 22 20 18 16 铆合强度(Kgf) 1.2 1.5 2.7 4.5 6.3 8.0 10.0 12.0

3.2.2端子对Housing的插入力(Terminal Insertion Force)、拔出力(Terminal Retention Force) 是指端子插入(或拔出)Housing时所耗费的力量，拔出力又叫端子对Housing的保持力。 测度方法：插入力测试，通过推拉力测试仪先将Housing固定，再将压着好线材的端子插入Housing中，然后记录仪表中的数据；拔出力测试，同端子的铆合强度测试方法相同，先将Housing固定在推拉力测试仪的移动夹具上，再将线材固定在固定夹具上，以 25mm/min的速度将端子拉出，记录仪表中数据。

说明：测试标准要求参见相关标准要求值或客户要求。测试拔出力时，若端子留在Housing

中而将线材自端子中拉出，则说明该产品端子对Housing的拔出力大于线材对端子的拔出力(即铆合强度)，或是标准要求确实如此，或是该测试品铆合强度不够。

3.2.3端子同Housing对Wafer的插入力(Terminal & Housing Insertion Force)、拔出力(Terminal & Housing Retention Force)

是指端子穿入Housing后再一起插入(或拔出)Wafer所耗费的力量。 测试方法：同“3.2.2端子对Housing的插入力、拔出力”之测试方法相同。 3.2.4 PIN针保持力(PIN Retention Force)

是指Wafer中PIN针脱离绝缘体胶座所需要的力量。

测试方法：先将Wafer绝缘体胶座部份固定在推拉力测试仪的固定夹具上，并在推拉力移动夹具上装上推动杆，再将移动夹具以25mm/min的速度向下移动，通过推动杆将PIN针自Wafer绝缘体胶座中推出，记录议表中实测数据。

说明：PIN针保持力分沾锡前和沾锡后的测试，而需要控制的主要是沾锡后的保持力。相应的标准规格值参见相关的标准规格标准或客户要求。

3.2.5耐久性(Durability)

是指连接器产品维持正常特性及功能的使用寿命，主要针对端子同Housing对Wafer的拔出力而言。

测试方法：将穿好端子的Housing对Wafer进行“插入—拔出—插入—拔出—…”，循环插拔20次(根据需要可插拔30次或50次)，然后再测试端子同Housing对Wafer的拔出力。

说明：以上机械特性测试中未说明端子对PIN针的插入力、拔出力，此项测试是为保证端子同Housing对Wafer的插入力、拔出力所做的前期控制，其测试方法同“端子同Housing对Wafer的插入力、拔出力”的测试方法相同，同样也存在耐久性的测试。

3.3 环境特性

3.3.1老化测试(Heat Temperature)

是用于确定连接器长期工作在一定范围内而由于其本体发热造成周围环境温度上升影响其功能所做的可靠性测试。老化测试也等同于高温测试，其具体测试温度及时间的根据不同产品有具体要求。

测试方法：将产品置于老化试验机中，老化温度保持在85±2℃，老化250小时后取出冷却，然后测试其接触阻抗(具体标准值应保持在初期阻抗值的2倍以内或符合客户要求)，同时检验其外观是否有变色、破裂、变形等不良现象。

说明：对于线材，老化后除检验以上项目以外，还需要按UL标准要求检验其伸长率及抗张强度，并与老化前进行比较。具体老化温度和老化时间可根据实际产品的不同要求确定相应的测试条件。

3.3.2低温测试(Low Temperature)

是用于测试连接器长期处于低温状态时是否因温度降低而使外表有变化。

测试方法：将产品在恒温-20±2℃的恒温恒湿试验机中放置96小时，再取出使其恢复室温状态，然后测试其接触阻抗(具体标准值应保持在初期阻抗值的2倍以内或符合客户要求)，同时检验其外观是否有变色、破裂、变形等不良现象。

说明：具体测试温度和测试时间可根据实际产品的不同要求确定相应的测试条件。 3.3.3湿度测试(Humidity)

是用于测试连接器长时间处于潮湿的环境时是否因湿度过高而造成连接器接触阻抗及绝缘阻抗的阻值有所变化。

测试方法：将产品置于恒温恒湿试验机中，其测试温度为40±2℃，相对湿度为RH90%~95%，放置时间连续240小时，取出在室内放置一个小时，再按以上所述的方法测试产品的接触阻抗(具体标准值应保持在初期阻抗值的2倍以内或符合客户要求)、绝缘阻抗(具体标准值应在10M以上或符合客户要求)，同时检验其外观是否有变色、破裂、变形等不良现象。

3.3.4 高低温循环测试(Heat & Low Temperature Aging)

用于测试连接器长期处于“高温—低温—高温—低温—…”循环过程时是否因此而使外表发生变化。

测试方法：将产品置于恒温恒湿试验机中，高温60±2℃，低温-20±2℃，高温到低温和低温到高温过渡时间为1小时，高温和低温保持时间为1小时，连续测试时间为250小时，待测试完成后将产品取出置于室内1个小时，再按以上所述的方法测试产品的接触阻抗(具体标准值应保持在初期阻抗值的2倍以内或符合客户要求)、绝缘阻抗(具体标准值应在10M以上或符合客户要求)，同时检验其外观是否有变色、破裂、变形等不良现象。

3.3.5振动测试(Vibration)

是用于测定其最大瞬间断电时间。通过产品在振动的情况下检测其导电性的变化。 测试方法：将产品在DC0.1A的通电情况下，以振幅1.5mm，频率为10~55~10Hz/min的条件下分别在X，Y，Z轴上各振动三次，每次振动2小时。通过振动测试产品结果应符合下列要求：a. 接触阻抗应保持在初期阻抗值的2倍以内；b. 不连续导通时间在1微秒以下；c. 外观无任何破裂、变形等不良现象。

3.3.6焊锡性测试(Solder Ability)

是用于测试一些必须经过焊锡过程的连接器的焊接处理是否完全焊接妥当，通常以“(实际沾锡面积/欲沾锡面积)×100%”来计算。

测试方法：将产品欲焊接的部份在“焊锡温度260±2℃，浸锡时间5±0.5秒”的条件中焊锡，其测试结果必须符合“吃锡超过90%以上”的标准，否则就会有冷焊及接触不良、氧化等不良情况出现。

3.3.7盐水喷雾试验(Salt Apray)

是用于测试连接器长时间置于高温碱性环境，其金属表面是否因此生锈、腐蚀而造成接触阻抗过高。

测试方法：将产品置于盐水喷雾试验机进行盐水喷淋，试验机中测试温度为35±2℃，盐水比重为(5±1%)，在试验机中放置共72小时，即按“16小时打开盐水喷淋—8小时关闭盐水喷淋—…”进行三次循环，然后取出用清水洗干净，经过自然吹干后，就符合以下要求：a. 接触阻抗保持在初期值的2倍以内；b. 外观无变色、破裂、变形或明显腐蚀等不良现象。

说明：环境特性除以上测试外，还的如冲击测试(Shock)、硫化测试(Sulfur Dioxide)、氨气测试(Ammonia Gas)等相关测试，这里示再叙述。

五、连接器制程中常见的不良现象

1. 裁线、端子压着、沾锡等制程中常见的不良现象，参见相应工程图标。

全部完

编写：Nature.Cai

日期：Aug.10,2003

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/gtvo.html