您能識(shí)別構(gòu)成連接器的基本部件嗎？

連接器是一個(gè)龐大而多樣化的組件。每種連接器類型和類別都由外形因素、材料、功能和特殊功能定義，這些特性使它們獨(dú)特地適用于它們設(shè)計(jì)的應(yīng)用。

連接器也有共同的基本特征——連接器的主要組成部分包括接觸彈簧、接觸面漆和連接器外殼。接觸界面是由連接器各部分的物理電氣連接所定義的，這決定了連接器的性能如何。

接觸彈簧

接觸彈簧為連接器連接的電路之間的信號、電源和/或接地的傳輸提供了路徑。它還提供法向力，即垂直于接觸表面的力的分量，這有助于可分離界面的形成和維持。

接觸彈簧的關(guān)鍵機(jī)械要求是插入和拔出力、接觸力、接觸保持和接觸擦拭。接觸彈簧的電氣要求是接觸電阻、額定電流、電感、電容和帶寬。

有兩種類型的接觸彈簧：插座，它通常是一個(gè)彈簧構(gòu)件，和插頭，在大多數(shù)情況下是剛性的，并提供一種使插座彈簧偏轉(zhuǎn)以產(chǎn)生接觸法向力的裝置。插座觸點(diǎn)彈簧可確保在配合時(shí)插入力較低，并有助于連接器在未對齊插入期間承受過應(yīng)力。

影響接觸彈簧性能的材料特性是彈性模量和屈服強(qiáng)度。彈性模量是施加到物體上的應(yīng)力與在彈性極限內(nèi)產(chǎn)生的應(yīng)變之比。屈服強(qiáng)度是物體開始塑性變形的應(yīng)力點(diǎn)。

在達(dá)到屈服強(qiáng)度之前，主體發(fā)生彈性變形；也就是說，當(dāng)應(yīng)力消除后，它會(huì)恢復(fù)到原來的形狀。這些特性會(huì)影響彈簧的偏轉(zhuǎn)能力以及彈簧在保持彈性的同時(shí)可以支持的偏轉(zhuǎn)量。這也會(huì)影響進(jìn)行正確電氣連接所需的接觸力。

抗應(yīng)力松弛性是材料隨時(shí)間降低接觸法向力的一種特性。因此，它是一個(gè)可以影響連接器性能的選擇標(biāo)準(zhǔn)。它是當(dāng)結(jié)構(gòu)在一段時(shí)間內(nèi)保持相同的應(yīng)變姿勢時(shí)發(fā)生的應(yīng)力減小，導(dǎo)致塑性應(yīng)變的形成。通過塑性變形損失法向力是一種設(shè)計(jì)練習(xí)，以確保彈簧應(yīng)力不會(huì)過大。常用的銅合金屈服強(qiáng)度不同；因此，它們之間的應(yīng)力松弛阻力不同。當(dāng)需要考慮抗應(yīng)力松弛性能時(shí)，鈹銅合金是最常用的合金。磷青銅也適用于大多數(shù)應(yīng)用。

接觸面漆

接觸面漆可以保護(hù)接觸彈簧基體金屬不受腐蝕，并限制接觸彈簧表面的薄膜形成。為了有效，接觸面漆必須完全覆蓋接觸彈簧，并且必須是耐腐蝕的。

可以增加接觸電阻的薄膜包括薄的氧化物，硫化物，氯化物，以及在觸點(diǎn)表面形成的金屬薄膜層的復(fù)雜混合物。減少接觸電阻需要形成一個(gè)沒有薄膜的金屬界面。接觸表面處理可以由貴金屬（如金、鈀和這些金屬的合金）或非貴金屬（如銀和錫）制成。表面處理的類型決定了可以在接觸界面上形成的表面膜的類型。貴金屬，特別是金，是惰性的，因?yàn)樵诒砻嫔蠜]有形成任何氧化物。

然而，在由錫制成的非貴金屬表面處理的情況下，錫-氧化物可以在接觸彈簧中形成，可能需要定期清除。

由于在可分離的接觸界面中反復(fù)交配和不交配，一些表面膜會(huì)被摩擦力去除。因此，兩層被稱為"雙鍍層"的接觸表面處理被用來保護(hù)底層金屬。這些包括在鎳層上鍍上一層貴金屬。

①貴金屬接觸表面處理

貴金屬--包括金，以及在較小程度上，鈀及其合金--在沒有酸性氣體存在的典型連接器操作環(huán)境中是惰性的。但在有氯或硫的環(huán)境中，貴金屬表面的連接器會(huì)發(fā)生腐蝕。通過外殼的屏蔽可以幫助防止腐蝕，另外，潤滑是另一種保護(hù)手段。

孔隙腐蝕和由于暴露的基本金屬造成的腐蝕是特別值得關(guān)注的。如果貴金屬涂層不夠厚，或者涂層不連續(xù)，底板和基本金屬將暴露在環(huán)境中，導(dǎo)致腐蝕。在高溫下，賤金屬原子可能遷移到接觸面，并與氧氣和污染氣體反應(yīng)，使腐蝕產(chǎn)物從孔隙中遷移出來。這種現(xiàn)象被稱為孔隙腐蝕。因此，當(dāng)貴金屬層變得多孔，使銅暴露在含有硫化物和氯化物的酸性氣體的腐蝕環(huán)境中時(shí)，貴金屬層下面的銅層就會(huì)發(fā)生孔隙腐蝕。

由于金是一種貴金屬，而且薄的金鍍層往往是多孔的，所以金鍍層在孔隙部位和邊緣邊界形成后，很容易受到基本金屬腐蝕產(chǎn)物在金表面的蠕變影響。腐蝕蠕變可以通過在鍍金之前應(yīng)用整體鎳涂層來抑制。

②非貴金屬接觸表面處理

非貴金屬接觸表面處理主要由錫組成，盡管銀、鎳、焊料和鉛也經(jīng)常使用。有時(shí)也會(huì)使用錫鉛和鎳錫的合金。錫表面處理的退化主要是由于游離腐蝕，這在任何操作環(huán)境中都可能發(fā)生。摩擦腐蝕是由閉合觸點(diǎn)之間的反復(fù)微動(dòng)引起的，產(chǎn)生的氧化物或磨損碎片會(huì)提高接觸電阻。微動(dòng)可由振動(dòng)、沖擊或接觸材料的不同熱膨脹造成。連接器的設(shè)計(jì)必須盡量減少摩擦的敏感性，這可以通過在接觸界面提供足夠的摩擦力來防止運(yùn)動(dòng)的發(fā)生。

摩擦學(xué)是指對接觸面的摩擦、潤滑和磨損的研究。接觸面的表面一般都很薄。因此，當(dāng)受到磨損時(shí)，必須保持接觸面的完整性，以保護(hù)基本金屬不被暴露在腐蝕性的環(huán)境中。在選擇接觸面漆時(shí)，應(yīng)牢記抗腐蝕和抗變色的能力以及接觸面的熱穩(wěn)定性。

連接器外殼

在極端化學(xué)和溫度影響下，連接器必須保持尺寸穩(wěn)定。連接器中心線間距、直線度和平面度的維護(hù)對于確保正確的連接器組裝和配合行為是必要的。連接器外殼通過電絕緣和機(jī)械屏蔽接觸彈簧、保持接觸位置以及為接觸工作環(huán)境提供機(jī)械保護(hù)來實(shí)現(xiàn)這種穩(wěn)定性。

影響外殼絕緣能力的電氣特性包括表面和體積電阻率以及介電耐受電壓。連接器外殼的機(jī)械特性包括彎曲強(qiáng)度/模量和蠕變強(qiáng)度。

大多數(shù)觸點(diǎn)外殼設(shè)計(jì)都相似，但其中使用的材料各不相同。該材料范圍不僅滿足操作過程中的環(huán)境條件，而且滿足制造和組裝過程中的條件。用于制造連接器外殼的一些常見材料是聚苯硫醚(PPS)、聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚對苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、聚對苯二甲酸環(huán)己二醇二甲酯(PCT)、液晶聚合物(LCP)、FR-4和聚酰亞胺。

接觸界面

每次連接器的公頭和母頭接觸時(shí)都會(huì)建立一個(gè)可分離的界面。有必要建立和保持接觸界面，以實(shí)現(xiàn)所需的電氣性能。金屬界面是以機(jī)械方式建立的。

當(dāng)可分離的連接器配對時(shí)，只有表面上的高點(diǎn)，即所謂的芒刺，才會(huì)接觸到。因此，整個(gè)連接器的表面并不接觸。凹凸點(diǎn)取決于接觸表面的幾何形狀。芒刺的大小和數(shù)量取決于表面粗糙度和施加的載荷。應(yīng)用的負(fù)載也決定了接觸面積的大小。

本文內(nèi)容摘自《電氣連接器：設(shè)計(jì)、制造、測試和選擇》

作者：San Kyeong和Michael G.Pecht

編輯：jq