連接器的基本結(jié)構(gòu)組成、分類及發(fā)展趨勢

連接器，作為電流或信號連接的關(guān)鍵元件，也是工業(yè)體系的重要組成部分。大到飛機、火箭，小到手機、電視，連接器都以各種不同的形式出現(xiàn)，在電路或其他部件之間架起橋梁，承擔著電流或信號連接的作用。

連接器，即CONNECTOR。國內(nèi)亦稱作接插件、插頭和插座。一般是指電連接器。即連接兩個有源器件的器件，傳輸電流或信號。

連接器是我們電子工程技術(shù)人員經(jīng)常接觸的一種部件。它的作用非常單純：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，你總會發(fā)現(xiàn)有一個或多個連接器。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，球場上點燈用的連接器和硬盤驅(qū)動器的連接器，以及點燃火箭的連接器是大不相同的。但是無論什么樣的連接器，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。

連接器的誕生是從戰(zhàn)斗機的制造技朮中所孕育的﹐戰(zhàn)役中的飛機必須在地面上加油﹑修理﹐而地面上的逗留時間是一場戰(zhàn)役勝負的重要因素。因此﹐二次大戰(zhàn)中﹐美軍當局決心致力于地面維修時間的縮短﹐增因戰(zhàn)斗機的戰(zhàn)斗時間。他們先將各種控制儀器與機件單元化﹐然后再由連接器連成一體成為一個完整的系統(tǒng)。修理時﹐將發(fā)生故障的單元拆開﹐更換新的單元﹐飛機就馬上能升空作戰(zhàn)。戰(zhàn)后AT-T貝爾實驗室成功地開發(fā)了貝爾電話系統(tǒng)﹐接著計算機﹑通迅等產(chǎn)業(yè)的崛起﹐使得源自于單機技朮的連接器有了更多的發(fā)展機會﹐市場也迅速地擴張起來。

連接器的分類

由于連接器的結(jié)構(gòu)日益多樣化，新的結(jié)構(gòu)和應(yīng)用領(lǐng)域不斷出現(xiàn)，試圖用一種固定的模式來解決分類和命名問題，已顯得難以適應(yīng)。

1、按使用性質(zhì)分

外接式連接器(用于外接機殼)﹑內(nèi)接式連接器(用于內(nèi)接機殼)。

2、依連接器的層次區(qū)分

●Level 1.元件對封裝的相互連接(DEVICE TO PACKING)：

指的是IC CHIP與接腳的連接。

●Level 2.封裝對基板的相互連接（COMPONENT LEAD TO CIRCCUITRY）：

指的是COMPONENT與PC板間的連接。

●Level 3.板對板的連接（Board To Board）：

指PC板與PC板間的相互連接。

●Level 4.子系統(tǒng)對子系統(tǒng)的連接（SUBASSEMBLY TO SUBASSEMBLY）

●Level 5.子系統(tǒng)對I/O之間的連接（SUBASSEMBLY TO I/O PORT）。

●Level 6.系統(tǒng)對系統(tǒng)的連接（SYSTEM TO SYSTEM）。

3、按加工方式分

壓著式(Crimp Type)、壓接式(I.D.CType)又稱刺破式、焊接式(SolderType)、零插入式(Z.I.F Type)。

4、按使用方式分

線對板連接器、板對板連接器線、對線連接器、插座、輸入輸出連接器。

5、按形式分

PCB板連接器﹑扁平電纜連接器﹑同軸電纜連接器﹑嵌入式連接器﹑壓軸式連接器﹑圓形連接器﹑角形連接器﹑印刷配線板用連接器。

6、按結(jié)構(gòu)分

一般型連接器﹑耐濕防水型連接器﹑耐環(huán)境型連接器﹑氣密性連接器﹑耐火型連接器﹑耐水型連接器。

7、按工作頻率分

低頻和高頻（以3MHz為界）。

8、從其通用性和相關(guān)的技術(shù)標準，連接器可劃分以下幾種類別（分門類）：

①低頻圓形連接器；

②矩形連接器；

③印制電路連接器；

④射頻連接器；

⑤光纖連接器。

連接器的基本性能

連接器知識連接器的基本性能可分為三大類：即

機械性能、電氣性能和環(huán)境性能。

1．機械性能

就連接功能而言，插拔力是重要地機械性能。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)標準中有最大插入力和最小分離力規(guī)定，這表明，從使用角度來看，插入力要?。◤亩械筒迦肓IF和無插入力ZIF的結(jié)構(gòu)），而分離力若太小，則會影響接觸的可靠性。連接器的插拔力和機械壽命與接觸件結(jié)構(gòu)（正壓力大?。┙佑|部位鍍層質(zhì)量（滑動摩擦系數(shù)）以及接觸件排列尺寸精度（對準度）有關(guān)。

2．電氣性能

連接器的主要電氣性能包括接觸電阻、絕緣電阻和抗電強度。①接觸電阻高質(zhì)量的電連接器應(yīng)當具有低而穩(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。

②絕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，其數(shù)量級為數(shù)百兆歐至數(shù)千兆歐不等。

③抗電強度或稱耐電壓、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電壓的能力。

④其它電氣性能。電磁干擾泄漏衰減是評價連接器的電磁干擾屏蔽效果，一般在100MHz~10GHz頻率范圍內(nèi)測試。對射頻同軸連接器而言，還有特性阻抗、插入損耗、反射系數(shù)、電壓駐波比（VSWR）等電氣指標。由于數(shù)字技術(shù)的發(fā)展，為了連接和傳輸高速數(shù)字脈沖信號，出現(xiàn)了一類新型的連接器即高速信號連接器，相應(yīng)地，在電氣性能方面，除特性阻抗外，還出現(xiàn)了一些新的電氣指標，如串擾（crosstalk），傳輸延遲（delay）、時滯（skew）等。3．環(huán)境性能

常見的環(huán)境性能包括耐溫、耐濕、耐鹽霧、振動和沖擊等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，電流在接觸點處產(chǎn)生熱量，導(dǎo)致溫升，因此一般認為工作溫度應(yīng)等于環(huán)境溫度與接點溫升之和。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溫升。②耐濕潮氣的侵入會影響連接h絕緣性能，并銹蝕金屬零件。恒定濕熱試驗條件為相對濕度90%~95%（依據(jù)產(chǎn)品規(guī)范，可達98%）、溫度+40±20℃，試驗時間按產(chǎn)品規(guī)定，最少為96小時。交變濕熱試驗則更嚴苛。③耐鹽霧連接器在含有潮氣和鹽分的環(huán)境中工作時，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。為了評價電連接器耐受這種環(huán)境的能力，規(guī)定了鹽霧試驗。它是將連接器懸掛在溫度受控的試驗箱內(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，其暴露時間由產(chǎn)品規(guī)范規(guī)定，至少為48小時。④振動和沖擊耐振動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、鐵路和公路運輸中尤為重要，它是檢驗電連接器機械結(jié)構(gòu)的堅固性和電接觸可靠性的重要指標。在有關(guān)的試驗方法中都有明確的規(guī)定。沖擊試驗中應(yīng)規(guī)定峰值加速度、持續(xù)時間和沖擊脈沖波形，以及電氣連續(xù)性中斷的時間。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（對特定液體的耐惡習(xí)化能力）、低氣壓等。

連接器的基本結(jié)構(gòu)組成

連接器的基本結(jié)構(gòu)件有①接觸件；②絕緣體；③外殼（視品種而定）；④附件。

1、接觸件（contacts）

是連接器完成電連接功能的核心零件。一般由陽性接觸件和陰性接觸件組成接觸對，通過陰、陽接觸件的插合完成電連接。

陽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，是接觸對的關(guān)鍵零件，它依靠彈性結(jié)構(gòu)在與插針插合時發(fā)生彈性變形而產(chǎn)生彈性力與陽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（縱向開槽）、折迭型（縱向開槽，9字形）、盒形（方插孔）以及雙曲面線簧插孔等。

2、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。

3、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械保護，并提供插頭和插座插合時的對準，進而將連接器固定到設(shè)備上。

4、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。附件大都有標準件和通用件。

連接器的特性

1、公接點或母接點中的一方具有彈性。可利用接點的相互連接使電路確保連接。

2、接點的端子部位具有容易施行電線或印刷配線板的配線構(gòu)造。即供施行焊接﹑包封﹑挾持﹑通孔焊接等構(gòu)造。

3、接點固定于絕緣體的正確位置，可利用絕緣體維持接點相互間的電壓絕緣電阻。

4、具有耦合構(gòu)造，便于接點的插入或脫離﹐經(jīng)過震動或沖擊等時也不變位。

電子連接器技術(shù)未來發(fā)展趨勢

連接器，作為電流或信號連接的關(guān)鍵元件，也是工業(yè)體系的重要組成部分。隨著個人移動終端、家用智能電器、信息通訊行業(yè)、交通新能源行業(yè)、航空航天科技、人工智能、醫(yī)療電子器械等領(lǐng)域的高速發(fā)展，對連接器在功能、外觀、性能、使用環(huán)境提出了更高的要求。

1、微小型化集成化發(fā)展趨勢

為了滿足電子整機便攜式、數(shù)字化和多功能，以及生產(chǎn)組裝自動化的要求，電子接插件必須進行產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整。產(chǎn)品主要向小尺寸、低高度、窄聞距、多功能、長壽命、表面安裝等方向發(fā)展。

小型化是指電子接插件（連接器）中心間距更小，高密度是實現(xiàn)大芯數(shù)化。消費電子產(chǎn)品的小型化要求元器件集小型化、薄型化和高性能為一身，這也促進連接器產(chǎn)品朝微型化和小間距方向發(fā)展。元器件的小型化對技術(shù)的要求更高。這都需要強大的工業(yè)模具化基礎(chǔ)來有效支持。

2、智能化發(fā)展趨勢

如今是一個信息高速發(fā)展的世界，無論是針對于什么樣的信息或者是技術(shù)，人們的要求都越來越高。從信息通訊數(shù)據(jù)的快速發(fā)展，無線互聯(lián)已經(jīng)來到我們每一個人的身邊，從智能手機、智能穿戴、無人機、無人駕駛、VR現(xiàn)實、智能機器人等技術(shù)的應(yīng)用，加裝IC芯片和控制電路的電子連接器智能化的發(fā)展是一種必然的趨勢，因為這將使得電子連接器能夠更加智能的掌握電子設(shè)備的使用狀況，以及提升連接器自身的性能來達到智能無線橋接。

3、高性能化發(fā)展趨勢

高速傳輸是指現(xiàn)代計算機、信息技術(shù)及網(wǎng)絡(luò)化技術(shù)要求信號傳輸?shù)臅r標速率達兆赫頻段，脈沖時間達到亞毫秒，因此要求有高速傳輸電子接插件（連接器）。

高頻化是為適應(yīng)毫米波技術(shù)發(fā)展，射頻同軸電子接插件（連接器）均已進入毫米波工作頻段。

大電流也是很多電子接插件（連接器）的一個重要發(fā)展方向。盡管短小輕薄、節(jié)能低耗是消費電子產(chǎn)品的努力方向，但是，以下兩個方面決定了在相當多的應(yīng)用場合，供電向大電流方向演進，我們以常見的電腦CPU為例說明其原因：第一、電腦性能提升，要求CPU運算速度提升、所需晶體管數(shù)量增加，功耗因此上升，在電壓不變的情況下，電流同比例上升；第二、隨著半導(dǎo)體技術(shù)的進步，晶體管的工作電壓逐漸降低，有利于降低功耗，但其物理特性決定了功耗的降低比例不及電壓，因此，電流增大也是考驗電子連接器高性能化發(fā)展的一個重要指標。

抗信號干擾和屏蔽，當數(shù)據(jù)傳輸速度提高時，電容和阻抗的影響也愈加明顯。一個端子上的信號會串擾到相鄰的端子并影響其信號完整性。此外，接地電容減小了高速信號的阻抗，使信號衰減。新的連接器設(shè)計中，每個信號傳輸端子都彼此隔開。差分信號對就能夠很好地達到這個目的，因為每個差分信號對的一側(cè)都有接地引腳，以減少串擾。通常第一層是開陣腳的區(qū)域以分離相鄰的接地端子。下一個層次是裝在行間的接地屏蔽。頂層的應(yīng)用則會包括一個金屬接地結(jié)構(gòu)圍繞著每個信號端子。這樣的金屬屏蔽實現(xiàn)了最佳的數(shù)據(jù)傳輸速度和信號完整性的組合。

耐極限環(huán)境使用可靠性及綠色環(huán)保。在現(xiàn)代高科技行業(yè)中，有許多涉及到極限環(huán)境條件下使用的連接器，超高溫、低溫，振動、濕熱環(huán)境、腐蝕性環(huán)境下，電子連接器能有效正常使用，這使得在連接器對原材料的選擇、結(jié)構(gòu)設(shè)計、加工工藝方面有著更高的要求。新的耐高溫材料，新的電鍍覆膜工藝，彈性更高的合金材料使得未來的連接器更能適應(yīng)嚴苛的環(huán)境。

4、外形美觀時尚更注重使用人性化發(fā)展趨勢

連接器隨著多媒體等等技術(shù)的不斷發(fā)展與進步也在發(fā)生著適應(yīng)性其主體的不斷變化。連接器隨著科學(xué)技術(shù)的日益發(fā)展，一個好的連接器其不僅外觀要越來越美觀時尚，材質(zhì)要越來越皮實耐用，操作越來越便捷，更為重要的是其核心部位連接設(shè)計要越來越精細化和精密化。這樣才不會出現(xiàn)像一般的數(shù)據(jù)連接器用的時間久了卡槽就松動了嚴重的時候連接器的數(shù)據(jù)傳輸部分會徹底癱瘓，如此一來會大大傷害客戶對主體產(chǎn)品的購買信心。

如今電子產(chǎn)品設(shè)備更新?lián)Q代的速度非常快，使得連接器行業(yè)在未來發(fā)展趨勢向小型化集成化、智能化，高性能化以及使用人性化都是未來的發(fā)展趨勢，只有這樣才能順應(yīng)時代的發(fā)展，不然遲早會被市場淘汰。