第二课 连接器的组成和作用
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1 导体与连接器
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为了解电子互连部件的工作原理,需要知道一些有关导体的常识。当我们提到导体沟通了电路中的断接处时,实际上是指连接器把两个开路端连接在一起。电路是指整个电系统,而导体是电流流通的实际通路。有时你常常看不到实际的导体,因为它被绝缘材料或介电材料包覆着。有了介电材料导体就可以平行排放,而且不会相互干扰。下面的表介绍常用导体。
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连接器中使用的导体 |
| 导体 | 应用 |
| 分立导线
单根导线或电缆
| 广泛用于多种电子设备
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| 双绞线
由两根小号绝缘导线绕绞在一起,覆以外皮而组成的电缆。两个导线通常良好绝缘。普通电话电缆和家用导线都是双绞线。
| 计算机网络
电信
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| 同轴电缆
它由直径较小的铜导线(内导体)同轴地安放在直径较大的外导体之内,两者之间由介电体隔离和支撑。它们的最外面在包覆以绝缘材料。
| 视频
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| 带状电缆
名称源自于其外观酷似丝带。又称为平面电缆。它是一组平行导体整体覆以绝缘材料组成的。导体有两种形式,一
种是圆形截面的导体,另一种是扁平柔性电缆(请看下面介绍)。
| 计算机和外设
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| 印制电路板(PCB)
PCB是在敷铜聚合板上,通过蚀刻加工,印制上电路。
| 计算机和外设
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| 扁平柔性电缆/扁平平面电路 (FFC/FPC)
它与带状电缆类似,但导体是扁平的,不是圆形的。导体横截面为矩形且极薄。
| 办公室设备,保安系统,通信,自动售货机
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| 纤维光缆
光纤导体有许多种类和模式,但最常见的是玻璃、塑料包覆的硅石英或塑料,光通过它们传导或传输。
| 高速数据传输,如计算机网络和通信系统
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2 连接器的组成部分及术语
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本课介绍连接器的基本组成及有关术语。它们是:
■ 座体 (housing)
■ 底座 (header)
■ 接触部份 (contacts)- 端子和插针
■ 连接器用的金属
■ 阳和阴
■ 镀层
■ 键和定位
■ 电路标识
■ 线规 (线号)
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座体(housing)
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连接器座体具有如下作用:
■ 支撑接触部份(插针、簧片等),使之牢固正确就位
■ 防尘、防污和防潮,保护接触部份和导体
■ 使电路彼此绝缘
上图画出的连接器是直插式(in-line)连接器。直插式连接器的特点是导线从连接器的一半部份接入,从另一半接出。连接器的这两部份分别称为插头(阳头)和插座(阴座)。
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底座(header)
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安装在印制电路板上的连接器,其所用的座体称为底座(header),又称基座(base)或片座(wafer)。Molex公司采用座体这个名称。底座和座体的主要差别在于底座总是与电路引脚安装在一起,而座体只是空壳。底座有两种形式:有罩的和无罩的。护罩是指连接器的插针和插座,在交合部份周围用座体或护裙作成的保护罩。底座还有摩擦锁紧型(friction lock style)的,它是部份有罩的底座,但是具有锁紧装置,它使底座与座体的结合更可靠(见下图)。
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Molex生产的底座有许多形状,最常用的是两种形状:直针(又称垂直)和直角。底座的列数也可以不同,可以是单列插针的,也可以是多列插针的(见下图)。
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Molex座体使用的塑料
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Molex的座体使用的塑料是热塑性塑料,可以多次熔化和固化。Molex还收集塑造加工过程的剩余塑料,经粉碎再次利用。下面介绍Molex用于高温环境的专用塑料。这种塑料具有优异的耐高温特性。用于表面贴焊安装(SMT, surface mount method of termination)的连接器需要这种塑料。还有一种表面插焊安装(SMC, surface mount compatible)的连接器。两者的差别在于SMC把插针插入过孔后再焊接在PCB板上;而SMT利用焊脚贴焊在PCB板表面上。由于需要焊接,塑料必须能耐高温。也就是说,表面安装用的连接器座体,必须能够承受高温。(见下图例)
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SMT, SMC 和高温塑料
高温聚酯座体
PCB板
| 利用SMC端接方法,把小型插合的线到板单列直角底座,装接在PCB板上。
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| 利用SMT端接方法,把1.50 mm的连接器贴焊在PCB上。注意焊脚处。由于它非常靠近座体,所以用高温塑料尼龙 Nylon 4/6 制造,能承受流动焊锡的烧烫。
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下表中介绍Molex座体具体应用的塑料:
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Molex座体使用的塑料 |
塑料 | 商品名称 | 连接器产品 | 优点 | 缺点 | 尼龙
| Celanese
Zytel
Vydyne
| KK
SPOX
| 高强度,柔韧性好。化学耐受性优异。可用多种技术和成本较低
| 易吸潮湿造成尺寸不稳定及机械和电气性能下降。塑造时易溢料(mold flash)
| 高温尼龙
| Stanyl
| Milligrid
高温插头座模块
| 适合SMT 。高强度,高韧性和优异的延展性。优异的化学耐受性
| 易吸潮湿造成尺寸不稳定及机械和电气性能下降。塑造时易溢料。成本比普通尼龙高
| 聚酯-PBT
| Celanex
Crastin
Valox
| QF-50
MX-50
小型DIN 41612
| 尺寸稳定(不易吸潮)。优异的化学耐受性。高强度
| 不适于 SMT 。成本较尼龙稍高。
| 聚酯-PCT
| Thermx
Valox
| SL 底座
Intel 的插卡
| 适于SMT。尺寸稳定。优异的化学耐受性。高强度
| 可能会碎。塑造时易溢料。比PBT成本高
| PPS
| Fortron
Supec
Rytron
| PLCC 插座
| 适于SMT。优异的化学耐受性。尺寸稳定(不易吸潮)
| 易碎。塑造时易溢料。成本比多数热塑性塑料都高。颜色少
| LCP
| Zenite
Vectra
Xydar
| SIMM(内存条)
DIMM(内存条)
LFH
| 强度与韧性的超级组合。适于SMT 。能够塑铸出薄壁。优异的化学耐受性。尺寸稳定(不易吸潮)。无塑造时溢料
| 成本高。比其它热塑性塑料柔性差。颜色少
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接触部份(Contacts)
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连接器中的接触部分把要相连接的两部份导体(或导线)结合在一起。结合后,电路就被接通,电流流过连接器。接触部份有两种主要类型:端子(terminal)和插针(pin)。实物的具体形状则变化多端。下面出示了两者的图例。
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端子 |
| 插针
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端子(或插针)具有两个端部:前端和后端。前端总是结合端,它同另一端子交合形成接触。后端总是起端接作用,或是压接或接连导线(导体)(请见下图)。
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下表中摘要列出了Molex连接器接触部份采用的金属,以及它们各自的优缺点。注意接触部分所用的基体金属中都有铜合金,借以保证良好的导电性、导热性、机械性能和可工艺性。
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金属 | 成分 | 优点
| 缺点 | 黄铜
| 铜和锌
| 最便宜
强度与弹性好
成形质量好
| 受应力和腐蚀易裂损
| 磷青铜
| 铜和锡
| 比黄铜弹性好
比黄铜更坚固
| 比黄铜导电率低
价格比黄铜贵得多
| 铍铜(Be-Cu)
| 铜和铍
| 优异的导电率
强度和弹性异常好
良好的抗腐蚀和抗磨损性能
| 价格昂贵
具有高硬度,额外磨损冲压和加工设备
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镀层
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把连接器的接触部份电镀,是为了改善导电性、抗腐蚀和抗磨损性,提高可焊性。具有良好机械性能(如可成形性,弹性)的金属,常常不具备优良的导电性、抗腐蚀和抗磨损性以及可焊接性。Molex公司把这些金属材料全部或有选择地电镀,以改善性能。下表摘要介绍Molex主要采用的镀层金属及其特性。
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镀层金属
| 特性
| 锡和锡铅合金
| 是Molex多数产品的标准涂覆层
改善抗腐蚀性和可焊接性
用于较低档次产品
| 金
| 用于高档次产品
极好的抗腐蚀性
价格昂贵 (有选择地电镀在接触区域的关键部位)
| 钯镍
(表面镀薄层金)
| 比金便宜
极好的抗腐蚀性
薄镀金改善抗磨损性能
比金难电镀
| 镍
| 用作电镀的屏障层
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定位和键
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连接器往往是多插针和座孔的,因此必须保证插脚对号入座,如果操作人员疏忽,应不能插进去,以防插错或插反,造成电路事故。这个问题通过所谓的定位装置或键可以解决。这两种方法在技术上是有差别的,但Molex不区分两个术语。下面具体介绍一下塑料座体保证唯一地对号插接的例子(见下图)。
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从技术上说,方法1是定位,方法2是键,而方法3是定位和键的组合。但Molex不区分。都是为保证连接器的两半部正确对接。
| 接触腔孔的斜角保证 保证了只有一种插入交合方式。
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电路标识
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因为连接器总是有许多的电路引脚,必须有办法使用户能够正确认出电路的引脚号码。下图介绍两种常用的电路引脚号码识别方法。
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左侧的座体用一个三角形指明电路引脚计号起点。此方法非常通用。右侧的座体用标注电路引脚具体编号"1"指明计号起点。
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