连接器手册(中文)

1、连结器手册(中文版)连结器手册(中文版)96/96连结器手册(中文版)目录第一章连结器总述2第二章接触接口及接触过程20第三章接触镀层32第四章接触弹片资料62第五章连结器用工程热塑性资料85第六章可分别式电连结器102第七章永久性连结概括121第八章电线与线缆125第九章电线与线缆的机械式永久连结138第十章印刷电路板157第十一章至电路板的永久性连结173第十二章连结器的应用187第十三章连结器的种类213第十四章连结器插座测试234第一章连结器总述这一章包含连结器技术的总述，在后边的章节之中将会供给各独立主题的详细背景数据。定义一个连结器最罕有两种方法：从功能上和从结构上。第一种描述连结

2、器的方法是就其应当达到和一定达到的要求而言的。这样的定义集中在连结器所应用的功能性和操作的环境。第二种描述连结器的方法集中在连结器自己，及它的设计方法和制造资料。因为连结器的应用、操作环境及功能性要求直接影响连结器的设计，本文就从连结器的功能性定义开始。1.1连结器功能连结器的应用范围十分宽泛，本手册的要点将会放在电连结器上，其主要应用于C产品。从这个要点能够提出电连结器的功能性定义是：电连结器是一种电机系统，其可供给可分其余界面用以连结两个次电子系统，并且对于系统的运作不会产生不行接受的作用。定义中要点词是”电机系统”，”可分其余”和”不行接受的作用”。连结器是一种电机系统是因为，它是经过机

3、械方法产生的电性连结。如将要谈论到的，机械式弹簧的偏向会在配合的两部分间产生一个力量，这就使得接口配合面之间产生金属性接触。应用连结器在首要地方的原由是配合接口拥有可分别性。可分别性的需要性拥有很多的原由。它能够使得独立地制造部份或子系统而最后装置可在一个主要的地方进行。可分别性也能够使得零件或子系统的保护或升级不用改正整体个系统。可分别性得以应用的另一个原由是可携带性和支持外头设施的扩展。另一方面，定义中的可分别性引入了一个额外的子系统间的界面，此界面不可以引入任何”不行接受的作用”，特别是在系统的特征上不可以受电讯的影响，这些影响包含如不行接受的歪曲变形和系统间的信号退化，或许是经过连结器

4、的电源损失，以毫伏损失计算的电源损失，将会成为功能性的主要设计标准，所以主机板的电力需求也将增添。可分别性的需乞降”不行接受性”的限度要由连结器的应用而定。可分别性包含配合周期的数目，配合周期是指连结器在不影响其性能一定供给的，以及与另一连结器相当合所必需的作用力。典型的配合周期需求其范围从内部连结器的几十个周期到外头设施的几千个周期，比方PCMCIA型连结器。因为电路或功能的数目以及连结器相互连结的增添，配合力量的需求变得更加的重要。为了供给更多的功能性，连结器上端子的地点也一定要增添，这样就以致了更高的连结器配合力量。由连结器的使用和功能而定，其端子数从几十到上千不等。可分别性和配合力量需

5、求将会详细地在部分中论述，同时归类连结器的相互连结的技术水平也将加以描述。此刻我们将要考虑的转向第二种定义连结器的方法-结构性的或许说设计/资料上的定义。1.2连结器结构一个基本的连结器包含四个部分：接触界面接触涂层接触弹性组件连结器塑料本体上述组件已列在图表1.1中。本手册将会在后边的章节中详细介绍上述组件中的每一件，既要从资料上又要从设计上介绍。从这个意义上，一个纲领的各个组件介绍将能供给足够后述谈论的上下文背景。图1.1为简要的连结器订交剖视图，插图(A)为接触涂层表示图，插图(B)为接触界面微观结构图。1.2.1接触界面事实上一定考虑到有两种不一样的接触界面：可分别界面和固定(永久性)

6、界面。可分别界面(图1.1，插图A)因为在首要的地方使用连结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结时在连结器功能性定义中被提到。这些界面被称为固定(永久性)界面是因为，一般说来它们只制造一次而固定使用。固定连结的例子包含位于图1.1左边的卷曲型连结和位于图1.1右边的压力型。在可分别性界面和固定连结之间存在很多的不一样点，包含结构上和需求上的，它们在基本组件上拥有共同之处.在两种状况下，产生和维护金属接触界面需要达到我们所希望的电力要求。其余，在两种状况下，金属性界面的产生是经过机械方法。可分别界面是在每次连结器配合时成立的。界面的结构主若是由接触端的几何形状、端子之间的

7、作用力以及接触涂层而定。如图1.1中插图B所示，可分别界面包含有渺小的连结部，位于微观下的粗拙表面在常力的接触之下。可分别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，足以陈说接触界面的形态学将决定三个重要的连结器功能性参数：接触阻力，连结器配合力以及连结器耐用性(比方：配合周期将仍旧支持其性能而不会退化)。很多固定式连结分属于两种基本种类：治金式和机械式。治金式如焊接，它要由连结器和子系统之间接触界面的结构而定。低温焊接是主要的治金式连结，高温焊接相同也被应用，并且在较小的线缆中应用得愈来愈多。低温焊接连结在制造印刷线路板装置上特别重要。而很多零组件要被焊接在印刷线路板，连结器就是此

8、中最大的零组件之一。两种主要的焊接技术：穿孔焊接和表面焊接将会在部分和第11章中介绍。机械式的固定连结有卷曲型，insulationdisplacement，压力型，掩饰型。机械式的固定连结的图解如图1.2所示。卷曲型和insulationdisplacement型连结主要用在线缆上，压力型连结主要用于通孔镀金的印刷线路板上，掩饰型连结是用在插入式印刷线路板。每一种都将会在后边的章节中详细介绍。1.2.2接触涂层接触涂层如图1.1中插图A所示，显示了两个重要的功能：防范接触弹簧基部金属腐化优化接触界面的结构第一个功能特别简单不过需要接触弹簧组件一般为铜合金，完好被涂层覆盖，并且涂层自己能防腐化

9、和能像薄膜相同覆盖在表面。而第二个功能就要复杂得多。优化接触界面的方法，其实质就是对出此刻接触界面上的薄膜的规划管理。如前所述，一个稳固且较小的接触阻力由一不含薄膜的金属界面产生。两种主要的接触涂层，名贵金属(金，钯以及由它们构成的合金)和非名贵金属(如锡)，它们的不一样主若是指在接触界面上的薄膜种类。对名贵金属(特别是金)来说，接触涂层是惰性的，保护接触界面的完好性需要保护防范外面涂层的薄膜形成，主若是防范铜的接触弹簧。对锡这种最常用的非名贵金属来说，存在其表面的氧化问题是主要被考虑的。这些不一样的腐化过程将被反应到连接器的设计标准和性能上。接触涂层的性质和选择的标准将会在第3章中加以谈论。

10、我们以前考虑过可分别式和固定式接触界面。事实上一些不一样的涂层被用于可分别式和固定式连结接触尾端。此类接触与双向电镀有关。最一般的双向接触电镀包含一个金-镍合金可分别式界面和镀锡固定式界面。贵金属镀层贵金属镀层其实是一个复合层，它是指在前面第1.1图A中所述的接触弹片基材上覆盖一层镍，而后在镍的表面上再覆盖一层贵金属。常有的贵金属表面镀层是纯金，但此刻也实用钯或许钯合金取代纯金的，而且这种做法还在奉上涨趋势。在很多状况下，钯或钯合金层与纯金层接合使用以防范来于比纯金抗腐化能力差的镀层被腐化的影响。典型的贵金属层是在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

11、金层只有0.1微米厚。下边两种钯合金最常用：80%的钯与20%的镍和60%的钯与40%的银。镍基层在几个方面提升了接触性能。这几点将在第三章进行详细说明，下边仅列出来供参照。减少孔隙腐化供给转移腐化对象的覆盖层限制基材成分的分布提升镀层的长远性一般金属镀层锡是最常用的一般金属镀层，锡镀层的厚度介于2.5到5微米之间。此刻愈来愈多地用锡作镀层，因为，即使锡被氧化，在插拔过程中，锡氧化物也会很轻易地零落，从而不影响导电性能。可是，表面层再氧化会以磨损的方式降低锡接合面的机械性能。磨损本源于几微米到几十微米的渺小滑移。因为在磨损过程中，部分镍被再次氧化，从而使得镀层的电阻增添。对于用锡作为镀层的连结

12、器来说，预防磨损是最重要的工作。较大的接触压力和使用适合的润滑济是两种能有效地降低磨损的门路。这一点将在第三章详述。其余的一般金属镀层，包含镍和银，也将在第三章详述。总之，对贵金属镀层来说，保护贵金属层是首要目的；对锡镀层来说，防范磨损是首要目的。这些考虑方向的不一样将直接影响连结器的设计参数。比方，正常压力大小、接触处几何形状、绝缘本体设计以及诸如插拔力和耐久性等的结构特征等都将遇到影响。这些都将在第三章表达。1.2.3接触弹片接触弹片在连结器上拥有以下3个作用：在组件之间供给一条导通电讯的路径产生形成并保持接触弹片接触面的压力形成坚固的接触第一个作用，只需使用常用的铜或许铜合金资料即可轻易

13、达到令人满意的成效。铜合金的导电率固然不是很低，只有铜导电率的10%到30%，可是，对大部分连结器来说，这个导电率已经足够了。可是资料的导电率在用作高电流或能量分派的连结器中的确起着愈来愈重要的作用，因为，在这种连结器中，由尔热和微电压降惹起的规定温升要求更低的阻抗。其余两个作用就要复杂的多，并且波及到资料特征和设计参数之间的相互作用。接触弹片包含两种基本种类：插座弹片，平常是弹性的；插头弹片，平常是刚性的，它使插座弹片产生弹性变形，从而产生固持力。图1.3显示了插头弹片的外形图，图1.4显示了插座弹片的外形图。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/端子插头的几何外形。导柱

14、与端子的外形不一样样，导柱是方的，而端子是圆的。图1.4显示了几种连结器的设计，所有这些都要与接触弹片对接。事实上，所有的这些设计都显示了特别与一种称为25方的接触弹片对接，该接触弹片呈正方形，边长为0.025英寸。我们一定综合考虑资料的各种性能，并力争达到均衡。对于可分别式接触界面，接触弹片弹性的主要功用是供给介于两插接面的对接力。资料特征指杨氏模数和服气极限。这些性质严重地影响着弹性偏移性能和弹性偏移量。服气极限也很重要，因为它可降低插拔力。可是弹性强度一定与制造和卷曲性能对应。比方，用于供给在对接面产生弹性对接力的机械强度(用服气极限来衡量)是与成型性能和锻造性能相互对峙的。以下各章将陆

15、续对此进行谈论。1.2.4连结器本体部分连结器本体部分拥有以下作用：使各接触弹片相互间隔，不可以电性导通固定各接触弹片对各接触弹片进行机械保护对各接触弹片进行工作环境掩饰保护最后一个作用环境掩饰，与连结器本体的设计有关，特别与连结器本体的关闭程度有关。这种掩饰成效在恶劣的环境中显得特别重要。图1.5显示了一个有关环境掩饰的直观例子。该图显示的试件是镀银的，并且是在被裸露于模拟工业环境的状况下插到图示的连结器的卡边。环境中的硫腐化了金属表面。可是，当试样插入本体后，腐化便停止了。固然卡边还有一条卡边沿槽，可是，掩饰成效还是相当理想的。更为重要的是，这种影响能够从裸露于这种环境的连结器的接触弹片阻

16、值变化看出来。图1.6显示了仿真工业环境和裸露时间对接触弹片阻值的影响。实验环境中包含硫氢化物、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结器都合用。样品也获取了一些抵挡环境的性能。在裸露了数十小时后，没有本体的接触弹片，其接触阻值明显地增添了，有本体的接触弹片，其接触阻值却极少变化，这样的接触弹片在工业环境中能够使用10年。这些数听闻了然绝缘本体的掩饰成效。上述列举的其余一些连结器本体作用与连结器本体的资料特征有关。电子特征包含电阻系数和击穿电压。这些特征影响接触弹片在连结器本体的绝缘性能。重要的机械性能包含曲折强度和蠕变强度，因为这些性能影响接触弹片在本体

17、上的坚固程度。与温度有关的特征包含连续使用和加热使聚合体变形的温度值。使用温度和设计温度是相互关系的。在很多状况下，特别在表面组接中，温度起着特别重要的作用。考虑化学和温度对绝缘本体尺寸稳固的影响也是很重要的。保持连结器中心线的间距、直线度、光滑度以及曲度对连结器的装置性能和插接性能都是很要点的。这些特征，除了与聚合体的基本特征有关外，还与成型过程有关。接触弹片拥有资料单调而设计式样变化多端的特色，而绝缘本体却拥有与之相反的特色。绝缘本体的设计一般都拥有很多相同的特色和要求，但其资料却不尽相同。绝缘本体的资料是由各种需要决定的。绝缘本体的资料不但要适应使用环境，并且还要和装置相对应。在很多状况

18、下，正是装置过程决定了使用何种资料。连结器的资料和设计内容将在第五章进行谈论。连结器结构的概括本节将对连结器结构进行简单的回首，其目的是供给一些此后将谈论的有关系结器械料和设计标准等的内容。前面已说起的一些参数，比方：插拔力、孔数以及绝缘性能等，将在后续章节进行谈论。可是，在结束本节以前，还要说说连结器的又一个重要性能。1.3电连结器阻抗图1.7除了重视点不一样样外基实情像，图1.7突出装入系统内连结器组件的电阻。包含三种：可分别可分别接触面电阻接触弹片电阻固定连结电阻假如测出图1.7中电连结器A，B两头所有的电阻，其阻值大概为1020微欧级，可依据下边等式确立：R0=Rpc+Rb+Ri（1.

19、1）此中，R0：总电阻Rpc：固定连结电阻Rb：接触弹片电阻Ri：可分别可分别接触面电阻对典型信号端子而言，接触弹片电阻占总电阻的绝大部分。与此相反，固定连结电阻可从几十到几百微欧。可分别接触面电阻，在100克力作用下，为微欧级。故该电阻只占总电阻的很小部分。可是后二者的重要性在于，它们的电阻是可变的。当电连结器电阻变化时，可能是因为一个或二个可分别接触面电阻的增添。这就是电连结器设计原料的标准环绕为保证这些接触稳固而变化的原由。1.4固定连结介质前面已经指出固定连结是与被连结电路直接连结，有两种主要经过这些电连结器连结起来的媒体：（）导线或线缆与（）印制电路板（PWBS）。线与线缆本节将对导

20、线和线缆作简要概括，而在第八章作详细谈论。导线由一个导体或，假如有的话，若干导体及其绝缘体构成。绝缘体有两个功能：它使电导体绝缘并保护其不受机械伤害。哪一种功能更为重要一些，依靠导线所用哪处，依据导线的运用（特别是导线大将要承受的温度和电压）和运用环境的机械强度来决定。聚氯乙烯（PVC），聚乙烯，以及聚丙烯是此中为平常运用目的而采纳的最一般的绝缘资料，硅树脂橡胶和其余的抗磨性聚合体在有机械环境要求常常用作被覆资料。铜是最一般的导电资料，不论其能否镀锡或镀银。选择电镀是鉴于它的运用，锡是平常运用的电镀金属而在高频次运用中则要求镀银。导线平常可分为两种：实心与多芯。实心导线由单调导体构成，而多芯导

21、线由若干导体构成。多芯导线在芯线数及其地点或环绕方式上有所不一样，实心导线在导电能力上较有利，但多芯导线对振荡有重要的适应性及抵挡性。线缆存在于各种各种的结构中，以满足必定运用范围的需要，其与纯真导线倍加在一有被覆的导线不一样，可供给机械保护，同时可减少为保证在高频传输中间隔防范办理的必需性电阻。导线/线缆结构对机械固定式连结最重要的影响是：单股/多股电连结器的不一样及导线/线缆结束制程去除或办理障蔽层或绝缘体的必需性。1.4.2印制电路板PWB技术已经从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制造工艺及运用要求将在第十章谈论。本节仅讨论有关固定连结自己。运用在PW

22、B上比较成熟的机械连结技术为压印，及更优的适应性压印连接。在该技术中与压印有关的端子脚插入PWB中的通孔。其连结的稳固性依赖于插入时形成的相应完好接触面节余的弹性力。PWB通孔电镀资料采纳铜或锡/铜合金。在PWB应用程序中比较流行的治金技术是焊接。有两种焊接方式常被运用，穿孔技术（THT）与表面粘贴技术（SMT）。穿孔技术（THT）利用穿孔及波峰焊程序。而表面粘接技术（SMT）更依靠于表面衬垫，或平台，及不一样的焊接过程。与经过波峰焊的THT技术相对的是，表面粘接技术（SMT）是一个回流过程，在该程序前一定先经过大批技术办理贴好焊剂。SMT程序包含波峰，汽洗，红外加热，对流，及这些程序的组合。

23、SMT因为零零件的高密度与PWB所含功能其应用快速提升。SMT同意减小平台间隔以提升零零件密度，同时经过消减穿孔数目提升板的配线路径。与可分连结的两个例子相同，图1.9供给了几种PWB固定连结的图示说明：卡边沿式电连结器及两件式电连结器。二者的详细运用将在第十三章讨论。1.4.3小结对于电连结器的资料/设计及连结媒体的谈论已经波及到很多电连结器详细特征的要求，所以，接下来本文将对电连结器作简要的说明。1.5电连结器应用电连结器的运用能够从双方面来考虑：电连结器用在哪处，比方它装在设施上的地点，以及如何运用，比方电连结器的功能是信号传输还是配电，此中电连结器用在哪处应优先考虑。1.5.1相互连结

24、的层次平常描述电连结器用在哪处的方法是依据电连结器的连结层次（很多描述采纳这种方式，而本手册平常采纳Granitz所述方法。LOILOI）。是指两个连结的电路板，而非指相互连结的程序及其种类。大批连结程序与连结/连结器种类可用在给定层次的连结上。图1?10说了然与电子底板连结的连结层次。第1级?第1级连结是芯片外面的热压焊衬垫与其外壳或所安装主电路板间的连结。导线粘接及各种不一样的焊接技术基本上属于第1级连结，这些连结方式大多偏向于固定连结。第2级?第2级连结是外壳与印制电路板（PWB）的连结。DIP与PGA插座是第2级连结的两个基本例子。然多芯片模块（MCMS）使该定义有点复杂，但，平常，为

25、了本论题谈论（MCM）可被看作一外壳，第2级连结为典型的固定连结，但为了修复与升级的目的，插座是由可插入的若干零零件构成。第3级?第3级连结是PWB之间的连结。插座（第2级）已经包含了电连结器的基本组件，正是在第3级将会出现更多电连结器的惯用看法。有两种基本的PWB电连结器：卡边沿式电连结器与两件式电连结器。正如其名称所表示的，卡边沿式电连结器的一半（即插头或插座）为PWB的边沿。而两件式电连结器，其插头及插座构成金属接触。随PWB尺寸及安装接脚需求的增添，为减小允许公差量及减少几何形状的限制，两件式电连结器的运用比边沿式电连结器据有优势。第级?第4级连结是系统组件间的连结。系统组件可能是单个

26、的PWB或分其余单元比方硬盘驱动器或电源。典型的第4级连结依据连结组件的种类，可包含两件式电连结器与线缆装置。第5级?第5级连结是系统组件与系统输入/输出间的连结。系统组件与系统输入/输出间的连结能够是直接安装在板上的电连结器或经过一线缆。第6级?第6级连结是系统与接口设施或系统间的连结。这些连结典型的是线缆装置。附：上述几节对电连结器电阻的构成、导线及线缆的差异、电连结器与PWB的两种连结技术及电连结器的连结层次作了简要的介绍。电连结器的总电阻由固定连结电阻、接触弹片电阻、可分别接触面电阻三部分构成，此中接触弹片电阻占总电阻的绝大部分。线缆与导线除了结构有所不一样外，更主若是在其应用及抗搅乱

27、功能上的不一样。电连结器与PWB有穿孔技术及SMT技术，穿孔技术穿孔技术（THT）利用在PWB上穿孔及波峰焊程序，SMT已有介绍。电连结器的连结可基安分为六级层次，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。对于级别六，是有关系统与外头设施或许系统与系统之间的相互连结，最典型的即是用相连装置方式来连结。在与连结器的设计、采纳方面，目前所用的连结器其相互连结的级别是从以下几点考虑：1.可分别性及长远性的需要（可供给方便的插拔成效）2.标准性（拥有通用的标准，可交换）可分别性及长远性：早期规定，级别1和级别2所定的相互接合专指长远性

28、。级别3是最初将相互连结的可分别性作为考虑要素而提出的，特别是对于那些插拔次数较多的连结器，对其长远性的考虑将不是摆在最重要的地点，而对插拔力大小的考虑，跟着端子数的增加而显出愈来愈重要的地位。低插入力和零插入力连结器是目古人们致力开发的对象。自然，跟着芯片和MCMs上的端子数的增加，该等低插入力连结器或许零插入力连结器在设计时也会侧重其端子耐久性的考虑以满足连结级别2的要求。级别4和级别5侧重重申连结器要满足其不停增添的插拔次数的需要。按这样的标准制出的连结器其端子插拔力较为适合，实质上，该等连结器即使其端子数为几十以致几百，其插拔力仍会小于级别3连结器的插拔力。级别6所供给的连结器在保持原

29、有插拔力不变的基础上，使端子有效插拔次数大幅度提升。某些与外头设施相连的诸如电子卡连结器的端子连结，其要求插拔次数不低于数千次，这就需要在可分别之界面严格地控制其设计及选材等各种要素，特别要提升小型化连结器之结构密切度。标准性：标准性是指各种不一样的连结方式之间拥有通用的标准，级别1和级别2所指的连结器其包装和插装的标准是很重要的。其生产和组装过程会波及到一部分该标准性以满足第3、第4级别之要求，而第5、第6级其余连结器其相关性及兼容性则显得更为重要。这一看法主若是针对各种级其余连结步骤作出简要说明，指出各级别连结方式之间拥有相互交迭性，并且同一连结器或连结器种类可用在不一样的连接级别中间。认

30、识该等相互交迭性质，将会有助于认识此后所介绍的各种连结器的功能，以作为对各种连结级其余增补说明。1.5.2连结器分类这一章里，连结器将被特别地看作是固定连结介质而不看作是连结系统来分类。按这种分类方案连结器将有三类最基本的种类即线对线、线对板及板对板。图1.11所示为三各种类连结器的结构。我们再次重申，这三各种类的连结方式并不是截然相反。以下两个原由可说明这样的种类交迭状况。第一，同一种连结器的设计方案只需经过在连结方式上稍作改变后再从头定义，即变为可合用于另一各种类连结方式的新的设计方案；其次，一条线缆在装置时可于其一端装上线对线连结器而于另一端装上线对板连结器，比方：I/O连结器5级产品的

31、外形即是此中最常有的例子。若避开这种连结形式的种类模糊性而不谈，该等连结形式正好供给了连结器分类的有效依照。线对线连结线对线连结相同也包含了线对线缆或许线缆对线缆的形式，其定义特色是两根单线个体或许是两条线缆中的对应导线相互永久性连结。该等永久性连结更多地常有于固定连结中线对线连结以及IDC连结。卷曲连结常有于不连续的线连结器中，IDC因其在与导线有关及线束尾端办理上拥有优胜性而常用于支配线缆连结器，线对线连结器拥有各种各种几何形状的塑料支撑件如直角和圆形聚合形体的塑料件，还有很多不一样形体之组合形状的塑料件及金属障蔽壳体，主要在军事上得以应用。板对板连结前面已提到过两各种类的板对板连结器，如

32、插图1.12所示，一种是单片连结器或成为卡缘，另一种是双片连结器。第一种板对板连结器设置于电路板边沿故称卡缘，其发展至最后将会变为双片连结器，因为印刷电路板技术性能及其尺寸在不停增添，当板的尺寸增添，其结果将以致连结器的容量增大，从而端子数增加，连结器插拔力增大，电路板印刷电路的容量增大将以致线路密度过大，单片连结器很难满足其要求，所以，其最后将发展成双片连结器。线或线缆对板连结在线对板连结中，有一半连结器是与线或线缆相连，也有与印刷电路板相连，与前述线连结相同，板连结亦是这样，只可是需要压入或焊接两片连结器，很多卡缘式的连结器仍旧在应用，其端子配合界面适合可分其余连结性，线对线连结器也是迥然

33、不一样，它们均是出自同一家制造厂。线对板连结器还拥有很多其余的用途，其发展方向是线缆对板连结器，或是利用前述IDC的优胜性进行线缆装置。总结这种形式自然不是给连结器分类的独一方法，但这种方法的确能很好地实现比较各种连结器的目的。每一种类的连结器将在第13章里作仔细地谈论，在这一章里还将谈论一些附带种类的连结器如：同轴连结器、掩饰连结器、过泸连结器及可控阻抗连结器等。连结器的功能应用跟着连结器应用范围的不停扩展，它们可依据其两大基本功能而分红：信号传输及电传输两类。在电子应用领域这两类连结器的明显特色在于其端子上必定带有电流，在其余的应用中间，端子所供给的电压将相同作为很重要的考虑对象，固然同一

34、种端子的设计可同时作为信号和电量传输两种功用，但在多种周边似的接触方式的应用上来看，很多电传输连结器在端子设计时不过把电量传输的需要作为独一目的。信号传递信号传递可分为两类：仿真信号传递及数字信号传递。这种分类是鉴于很多共同特色来描述的，在这部分的介绍中间我们对其其实不作详细的谈论，数据信号以及与其有关的连结器将在第12章中谈论。不论仿真或数字信号连结器，其所需功能主要应能保护所传递的电压脉冲信号的完好性，该完好性应包含脉冲信号的波形以及其振幅。数据信号在脉冲频次上与仿真信号有所差异，其脉冲传达速度决定了所保护的脉冲的最大频次，数据脉冲的传达速度比一些典型的仿真信号要快得多，有的脉冲在连结器中

35、的传达速度已凑近千亿分之一秒的范围，在此刻微电子技术领域中，平常把连结器看作一导线对待，因为与增添这样之快的频次有关的波长能比得上连结器的尺寸。当连结器或是一相互联系系统诸如一线缆装置被运用于高速数据信号传输中，相应的对连结器性能的描述也就改变了。取代了电阻的特色阻抗以及相互联系系统中的串音变得尤其重要。控制连结器的特色阻抗成为一粗心识潮流，在线缆中即是对串音进行控制。特色阻抗在连结器中之所以拥有这样重要的地位，是因为电阻的几何外形很难做到完好一致，加之连结器尺寸又很小，一定将串音的可能性最小化。在线缆中，几何形状的控制较易实现，其特色阻抗也易控制，可是线缆的长度将有可能惹起潜伏的串音。在连结

36、器中控制特色阻抗是环绕这个原由此进行的，在典型的开放式端子地区，连结器阻抗(和串音)是经过控制端子以合理的分布方式而达到的。于此类信号而言，接地比率是这种分布的一种反应，接地比率减少了。自然，这样的结果就会减少可用于传递信号的端子数目。与信号端子有关的原由位置是很重要的考虑要素。为了防范接地端子的减少，拥有整体的接地平面的连结器系统已经获取了中发展。前文中已经介绍过了微条和条线的几何形状。整体的接地平面同意用于传达信号端子的使用，且能提升连结器所有传达信号的密度。图1.13展现了一个开放端子地区和接地平面连结器的结构。电力应用如前所述，在上下文提到的电连结器是一定传达电力的。平常其电压很低。平

37、常用到的是以下两种电力传达方法：(1)专用于高水平的目前电力接触传达(2)和并行多笾信号接触。它们每一种方法都有优有劣。电力传输与信号传输对比有两点不一样之处。第一点，也是最明显的，是用于传达较高电流。信号传达的电流平常不超出1安培，最多也不会超出几安培，而电力传输的电流可达到几十以致几百安培。第二点是因为电流以致的焦耳热而产生的温度高升。信号接触过程产生的焦耳热与四周的温度相差不多。相反地，电力传输的比率又是鉴于温度的高升，温度的高升，又产生相应的比率电流。一次30度的温度的高升平常作为一个电流比率的标准。所以，为满足电流额定值及性能的稳固性要求，控制焦耳热是很有必需的，这就需要在设计中间考

38、虑信号传达的同时也要考虑电量的传输。特别对电阻大的端子，焦耳热是一重要要素，一定将其减小到最低程度，并且，接触面的电阻也一定减小到最低程度，使其产生的热量最小化。从选材的角度来说，自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，增高传输电压或增添接触面积亦可减小接触部分的电阻。图1.13对于开放端子领域（a图）和接地平面连结器（b图）的例子。（AMP企业同意)更高的交织部分、剩余的接触端子，都表示提升接触压力下连结器的尺寸。也就是说，实质上，有一个限制在贡献电接触上，包含接触媒体和接触的尺寸。在使用贡献电接触上，电力线缆的路径，线缆大电力接触的终点及电接触的尺寸会成为限制要素。跟着在

39、连结器设计上倡议附带的限制，并行多讯号接触同意更多传统的连结器被用来分派电能。这些限制第一直接针对保证经过接触的电流的分派，同时，它们的热环境尽可能一致。此中以下三个要素是主要的1电路应是平行的电子流；也就是说，假如可能的话，经过所有的接触电压降应当是相同的。假如不一样的电压降对用途来说是根天性的，则这些电路将被差异对待。2假如可能的话，接触时的热效应会被减至最低，特别指一大束的电流接触将被防范。3接触的阻抗或是在所有讯号分派里一同计算的随意误差一定相同。比方，依靠在接触时存在的摆列方式，在适合角度连结器独立接触的巨大阻抗会有差异。在设计分派的接触时，这些差异应当被考虑。认识到所有考虑的结果是

40、一个明确的对于接触的电流的影响能力的讨论。降低到50%可能会被意识到。换句话说，为分派100A的讯号到PWB，如以1A的电流接触速率，那么适合的接触应当是凑近200A而不是100A，这表示，大批接触是相当依靠于单位接触电流速率。概括大概上，因为受终点、路线和尺寸考虑的限制，电流分派经由贡献高电流能力是明显的。考虑到大范围接触和连结器的用途，多半电流分派的讯号接触的用途需要更多的详细分析，这些分析对于连结器要乞降它们在本体中地点的接触分派。1.6连结器测试谈论到这个程度，也就波及到自己在连结器设计及资料、用途的考虑。此刻把注意力转向如何测试性能；也就是说，连结器测试可从两个方面来评估即做什么和如

41、何做，为何测试。1.6.1连结器测试的种类第一考虑做什么测试和如何做测试。在本书中的一些表达中，一项连结器测试包含露天条件和设定条件的操作，由此也将定义这种操作，接下来是测试手段。比方，裸露在腐化性环境下的接触阻抗测试一般被认为是一种环境测试。以上这些波及到做什么和如何做，这表示选择和如何定义这些条件，测试哪些性能和如何做测试。最罕有三类测试和测试手段环境测试、机械性能测试、电气性能测试。实例见表1.1。经过介绍测试术语，接下来考虑测试原由。1.6.2连结器测试的原由连结器测试的基本源因是判断连结器性能。除设计判断测试外，原型或试验型产品做测试可使连结器设计有充分依照，大部分连结器测试被引入每

42、一个特定或合格测试程序用来判断产品性能。对于本次谈论目标，特定的或合格测试不一样于那种特别的由连结器生产厂约定义的作为每一个检测项目的测试。就条件测试而言，它是由花费者、家产界、国家的、国际标准来共同定义每一测试程序。在每个例子里，测试程序将包含大批测试项目环境测试、机械性能测试、电气性能测试。测试项目和测试手段及认同的判断标准都与连结器设计一定满足的使用或市场要求有关。平常，这种露天条件和测试手段判断标准是有一些一般代表性，在种意义上覆盖了一个市场或一个使用范围而不是针对某一个特别使用。当一项特别使用成为测试程序项目时，测试可能被指定为性能判断测试。在这样的一个例子里，裸露条件常常是更特其余

43、。依据环境和裸露时间表1.1连结器测试种类种类裸露条件测试手段环境测试混淆的流动性气体渗水性温度湿度温度高升热老化性潮气汲取机械性能热振动抗拉强度测试振动摩擦系数长远周期适配力电气性能过载电流接触阻抗测试电流循环变换阻抗长度可更适合地反应对条件及特别使用的需求。这相同是一个真切的测试手段及认同的判断标准。这样的测试是一个介于条件与性能测试的中间环节。靠谱性测试陪伴着一个相像于用在其余合格或性能测试上的测试表。可是有两个主要差异。第一，靠谱性测试要求在裸露测试和操作环境间存在一个比合格测试更严格的已知的联系，换句话说，测试靠谱性一定在测试与使用上有一个加快要素是已知的。这也就是说，裸露在测试A中

44、X天要等同于在使用B中Y年。这种要求平常没法满足，并限制了做靠谱性测试的。第二点不一样在重要程度和统计办理上的认同判断标准。条件测试认同判断标准，比方裸露条件中阻抗的最大变化是一般性的，所以它们的价值在于，经过宽泛使用，供给可接受的性能。考虑到使用，靠谱性认同判断标准将反应特别要求，这将在很多事例中明显超出合格价值。但靠谱性认同判断标准还将被运用去满足更严格的统计要求在特定的相同尺寸和数据分析超出那些用在合格测试程序中的要求。1.7结论本节表达的目的是介绍术语，并对于每个将在以下章节所提到的更详细的主题谈论供给一个上下文背景。第二章接触界面及接触过程在第一章已说过，接触界面的微观结构决定了电连

45、结器的电子性能和机械性能。比方，可分别接触界面和永久性接触界面的电阻值和插接力以及耐久性都依靠于接触界面的微观结构。因些，有关接触界面的的基本结构和接触界面形成的过程的知识对认识接触界面对连结器的一些重要性能特色的影响是很必需的。这些知识，反过来，又会帮助理解界面的设计和制造界面的资料对创立和保护的确靠谱的连结器特征的影响。下边的谈论将主要针对可分别接触界面，可是，这些相像的谈论也与永久性机械接触界面有关。2.1接触界面的形状如前所述，当把插头插入插座孔时，接触界面就产生了。威廉先生供给了一份说明界面产生过程的详细数据。有时，依据连结器和地球表面的相像点，使连结器接触点(a-spots)详细化

46、是很有利的。事实上，农村的确供给了一种特别实用的典型连结器接触界面的拓朴模型。山丘高度与山丘间距离的比率和连结器接触表面的微观拓朴模型是相当相像的。二者之差异大概在1%至10%之间。依据轮廓测定法(profilometric)和语义学(SEM)原理绘出的详细的连结器表面图与一般的地球轮廓图是相当相像的，并且把两个导体压在一同，就象把美国的佛蒙特州翻过来盖在英国的汉普夏郡，比率是1：3，000，000。这个模拟例子论述了对于接触界面构形的凸凹面的重要性，并且介绍了微观接触界面的形状，图2.1描述了这种微观接触界面的形状。实质上，只有接触界面的高点，即微观凸面，能够相互接触。这些微观凸面被称为接触

47、点。固然它还受其余要素的影响，可是接触点的数目取决于接触面的粗拙度，这一点此后将详述。因为尺寸太小(微米数目级)；即使在“板对板”阶段，在一克力的作用下，这些接触点也会因发生塑性变形而被损坏。这个损坏要连续到一个足够承受施加负荷的接触表面形成时。威廉和格林针对这一问题作了详细的谈论。从应用的角度看，上述谈论暗指实质接触界面的大小仅取决于施加的负荷。对于一个连结器来说，该负荷对应于接触正压力。对于典型的连结器，接触界面仅有一小部分(1左右)是接触的。接触正压力决定接触面积，但如何分派这些接触地区则取决于接触界面的几何形状。如图2所示，球面接触将形成无数个圆形接触点。因些，接触界面的构形依靠于接触

48、界面的粗拙度，该接触界面的粗拙度又影响接触点的数目、施加的负荷(该负荷影响接触面积)和接触界面的几何形状(该几何开关又影响接触点的分布)。接触点的数目与接触界面的依靠关系是合理的，下边将作进一步说明。依照威廉和格林的看法，初始表面粗拙度决定接触点的数目，可是有多少接触点能接触却依靠于施加的负荷。连结器表面开始接触时，只有最高的接触点能接触导通。这些一开始就接触的接触点的变形使得接触界面愈来愈相互凑近，这样，其余比一开始就接触的接触点稍低的接触点也逐渐实现接触导通。跟着负荷的增添，这样的接触点将挨次变形。当足够数目的接触点变形到某一程度，即，当所有接触点面积之和足够支承施加的负荷时，这种变形便停

49、止了。假如引用一个硬度的看法，那么，对这个过程即可进行直观的描述了。资料的硬度是用力和单位面积比来定义的，比方克力每平方厘米。也就是说，假如某资料的硬度是10克力每平方厘米，那么一个10克力的负荷或力将产生1平方厘米的接触面积。那么，接触点的数目就依靠于表面接触点和施加的负荷。接触界面的宏观几何外形(比方球面与平面平面接触)决定了机械接触面积在整个接触面积中的分派方式。图2.3描述了影响的过程，该图用实例说了然当外载荷增添时，接触点的尺寸和数目也相应地变化。摘自GreenWood的图2.4供给了一个上述看法的实验依照，该实验显示，当一个钢球分别用两种不一样的载荷，如20克力和80克力去挤压一平

50、面时，二者的接触界面就产生了。该实验表示，在载荷作用下，接触点的数目、单个接触点的尺寸，以及由无数接触点构成的宏观接触地区面积都将相应地增添，这一结果与上边的论述完好符合。接触界面的粗拙度或接触点模型能够描述以下：接触界面是由分布于宏观接触地区上的接触点构成的。宏观接触地区的大小取决于接触界面的几何外形。接触点的数目和大小处决于表面粗拙度和负荷。负荷也决定了接触界面的光洁度。这种模型描述了接触界面上的机械构形，可是它不过从微观上描述了接触界面的外形。可是，考虑精华炉的细微表面，甚至其表面的原子或分子结构都是特别重要的。所有的金属表面都覆盖着一层原子数目级的薄膜。图2.5简要地表达了几种可能覆盖

51、于金属表面的薄膜。在金属表面的最外层可能是大批的化合物薄膜。氧化物是最常有的一种，其余物质(如：硫化物、氯化物以及复合膜)也可能存在，这是由金属资料和金属裸露环境条件决定的。不一样金属的热力学性能和运动学性能差异很大，热力学性能决定生成何种薄膜，运动学性能则影响薄膜的生成快慢。假如考虑接触界面镀层的话(这一点将在第三章论述)，那么上述薄膜对连结器性能的影响就显得相当明显了。事实上，如第一章所述，接触界面的镀层能够分为名贵元素(不易发生化学反应的元素，如，金)和非名贵元素(如，锡，该元素表面平常有一层薄薄的氧化物层)。所以，能够认为：生成化学膜的种类以及生成速度都依靠于基材金属和环境中的化学物质

52、。除了化学物质以外，环境温度和湿度也在薄膜生成时饰演了重要的角色。除了上述化学膜以外，其余复合膜(特别是含水量、组织以及各种各种的其余污染物和微粒)也可能存在于金属表面。这些复合膜也可能对连结器的机械和导电性能产生很大的影响，这一点将在此后论述。2.2接触界面和机械性质本部分主要谈论点接触模式决定的接触界面的机械特征，特别是对摩擦和磨损的影响。从连结器性能的角度来看，摩擦的重要性在于它对于连结器配合力的和接触界面的机械稳固性的作用。在连结器性能明显退化以前，磨损过程将影响连结器能经历的配合周期次数。点接触模式对摩擦和磨损的作用能够由图2.6中获取解说。在图例中展现了两种点接触方式，此中a区接触

53、时间比b区接触时间更长且经历的变形量更大。如部分中所述，在这些条件下a区的接触面积将大于b区，也就是说a区的连结将会更比b区坚固。此时a区的剪切力(或剪切强度)也比b区大。这种变化将会影响点接触的摩擦和磨损。为展望将会碰到的问题，摩擦和磨损是两种不一样的方法，来描述点接触界面在遇到压力之下的分别。接下来的谈论不过波及到单调点接触模型。自然接触界面的性能将会影响多个的点接触结构以及由各个独立的点接触性能总和表现出来。此时将第一考虑摩擦作用的影响。2.2.1摩擦摩擦表现为一个力量，其作用是阻挡两个接触表面之间在遇到剪切力的作用下沿相对的方向挪动。摩擦力能够由公式2.1来确立：Ff=Fn（2.1）此

54、中，Ff=摩擦力=摩擦系数Fn=保持两表面接触的力对连结器而言是接触正压力由Rabinowitz的理论，摩擦力可看作是分别两表面间连结的必需力量。摩擦力能够从下边公式中，由接触界面强度而进行简单的预计：Ff=sAc（2.2）此中，s=剪切强度系数Ac=点接触面积接触地区与硬度，H(接触高度)，以及由等式(2.1)中的力Fn有关：Ac=H/Fn（2.3）比率常数由很多参数而定，比方表面镀层的作用，润滑的状况，表面粗拙度，接触正压力以及变形的种类(弹性/塑性变形)，由此，我们将公式(2.1)与公式(2.3)归并后可获取：如=sH（2.4）Rabinowitz所提出的，剪切强度和硬度相同要由资料的性

55、质来决定，所以公式(2.4)中的系数能够被看作为1的常数。在实践中，摩擦系数是从0.05到1不等，与理论上的误差不过反应的了假定的简化模式的限制，特别是接触总面积是金属以及表面的分别产生在本来的接触界面上。低的摩擦系数值表示接触表面是由镀层覆盖的，此中有化学联接层(如氧化物)，汲取层(如水或有机物)，以及趋势于应用的润滑剂层。这些涂层对于减少这两种机械接触表面的剪切强度都是特别重要。位于接触端的氧化层可减少金属接触面积。氧化层能支持但其实不可以促使机械式的金属接触。减少金属接触面积将以致剪切力的降低，其最后的结果是摩擦系数的减少。有机涂层特别是润滑剂，供给了在两表面间拥有更低的剪切力的接触表面

56、和inhabit金属接触层，特别是两表面之间拥有相对运动。高的摩擦系数表示，点接触的塑性变形作用和金属性连结的产生，将会以致比基础金属资料更高的剪切强度。应用到接触界面上的剪切力将会以致在接触界面上必定距离内接触碎片的产生，此时将会以致更大的碎片接触表面积同时也将以致更的摩擦系数。使连结的碎片从本来接触表面中分别出来的可能性供给一种磨损过程的模式。2.2.2磨损过程正如Bowden以及Tabor所提到的，摩擦和磨损过程要由接触表面的分布地点而定。如前现所提到的，点接触塑性变形将会因为加工时的变硬而以致接触强度的增添。除了加工变硬以外其余一机理相同很重要：也就是冷焊。冷焊与经过接触界面联接的产生

57、有关，而此接触界面是出此刻两金属表面将成为intimate接触时。在此条件下，相同的联接机理将对金属的粘着力量起到作用。事实上冷焊界面的强度高于基础金属，这是因为变形时产生加工硬化。这种可能性对在遇到剪切力作用下的接触将会产生很大的影响，也相同要对磨损机理产生影响。此刻回到图2.6中的a-地区，考虑一下当给定冷焊接触界面的模式时接触界面的分别如何出现。在剪切力的作用下假定a-区经过了冷焊，将会从本来的接触表面中分别出去，以致磨损碎片的和金属转移，此时状况如图2.6中的下部所示。b-区部分拥有较低的变形，所以也拥有较低的冷焊时的加工硬化，也将会在本来接触表面的周边产生渺小的分别，也就是说基本上没

58、有磨损和金属转移。前述提到的磨损过程中，a区为粘着磨损而b区为圆滑磨损。粘着磨损的特征是高的摩擦系数和在两界面间出现金属转移，而圆滑磨损过程是低的摩擦系数和极少的金属转移。应当注意到磨损是一个动向的作用过程，它不过当两接触表面间有相对的运动时才会产生。在此运动过程中，连结增添和prow成形将会跟着大批的接触界面的形成和分别而出现，此时的结果将是磨损过程分布在其滑动的轨迹上。粘着磨损和圆滑磨损轨迹上表面分别是粗拙和圆滑的，此时可从相对的金属转移量而定。相同应当注意的是，假如a-划分别产生的转移磨损部分，将会在接触界面上产生如研磨相同的作用，这是因为它将产生的加工硬化，这里也就提到了第三个磨损机理

59、：研磨磨损，如Antler所提到的，研磨磨损将会以致接触界面的磨损率的增添。表面薄膜的摩擦和磨损表面膜对摩擦力及磨损的影响可经过分析图7加于谈论，图7大概显示了摩擦力系数的变化，作为随负载变化的函数。负载变化开始及其存在的范围依靠于表面膜，结构或化学接合和表面润滑状况。摩擦系统数随负载的变化能从小于0.1到大于1.0。据等式（2.5）显示，磨损系数，有相同的变化趋势，但因为磨损机理的变化其变化阶数很大，比方，接合处增大与凸头的形成。第一考虑摩擦。低负载状况下，氧化物的损坏与零落是不完好的，只有一小部分金属接触面产生及粘附，以致低摩擦系数。随负载的增添，表面变形增添，从而使表面氧化物破裂十分简单

60、。随金属接触面的增大，摩擦系数亦跟着增添。最后，金属接触面变得很大，摩擦系数稳固下来。相像的状况在磨损系数变化中也能够见到。磨损系数可由一简单的损坏等式确立：v=FnL/H（2.5）此处v=经过单程长度L的容量H=硬度Fn=负载=磨损系数在该状况下，如前面所述，磨损系数集中于破裂的连结处。低负载状况下，小接触面积及极小的冷焊以致小连结处增大及凸头形成，并陪伴小的磨损在原始接触面周边发生疏裂。负载超出必定范围，磨损系数依靠于两种资料特征与接触形状，经过接触增大与凸头形成，表面薄膜破裂的增添促使了冷焊的形成和以致粘附性磨损的加强。随这种磨损机理转变的产生，磨损系数便明显发生变化。变化负载也依靠于接