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电连接器全攻略:功能、设计与应用详解
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更新于2024-07-15
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1. 连接器总述 - 连接器技术被定义为一种电机系统,它提供可分离的界面来连接两个次电子系统,确保系统运行不受负面影响。连接器的定义可以从功能性和结构两方面理解:功能上关注其操作环境和所需功能,如电连接器在3C产品中的广泛应用;结构上则涉及设计方法和材料选择。 2. 接触接口与过程 - 接触是连接器的关键组件,包括接触镀层,它决定了连接的可靠性和耐久性。接触弹片材料的选择对接触性能有直接影响,通常考虑导电性、耐磨性和弹性等因素。 3. 材料选择 - 连接器使用的工程热塑性材料不仅影响连接的稳定性,还可能影响信号传输质量。不同类型的材料适用于不同的环境和应用场景,如对于高温度或高压条件下的特殊需求。 4. 电连接器类型 - 连接器根据应用场合分为可分离式(便于组装和维护)和永久性连接(例如电线与线缆的机械式固定),以及针对电路板的连接方式,如印刷电路板的连接。 5. 应用领域 - 连接器广泛应用于3C产品中,如计算机、通信设备和消费电子产品,提供可携带性和外围设备扩展的能力。此外,连接器在系统设计中的作用,如防止因界面引入的电信号干扰,是至关重要的。 6. 测试与验证 - 连接器/插座测试确保产品的性能,包括电气性能、机械耐用性和可靠性,这些都是制造商在设计和生产过程中不可或缺的环节。 11111连接器手册深入探讨了连接器的技术细节,从基础概念到实际应用,涵盖了材料、设计、测试等各个方面,为用户提供了一个全面了解电连接器及其在现代电子产品中的角色的指南。
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绝缘体有两个功能:它使电导体绝缘并保护其不受机械损伤。哪种功能更
为重要一些,依靠导线所用何处,根据导线的运用(尤其是导线上将要承受的
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
及聚丙烯是其中为通常运用目的而采用的最普通的绝缘材料,硅树脂橡胶和其
它 的 抗 磨 性 聚 合 体 在 有 机 械 环 境 要 求 时 常 用 作 被 覆 材 料 。
铜是最普通的导电材料,不管其是否镀锡或镀银。选择电镀是基于它的运
用,锡是通常运用的电镀金属而在高频率运用中则要求镀银。导线通常可分为
两种:实心与多芯。实心导线由单一导体构成,而多芯导线由若干导体构成。
多芯导线在芯线数及其位置或缠绕方式上有所不同,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 抗 性 。
线缆存在于各种各样的构造中,以满足一定运用范围的需要,其与单纯导
线倍加在一有被覆的导线不同,可提供机械保护,同时可减少为确保在高频传
输 中 隔 离 防 护 处 理 的 必 要 性 电 阻 。
导线 /线缆结构对机械固定式连接最重要的影响是:单股 /多股电连接器的
不 同 及 导 线 /线 缆 结 束 制 程 去 除 或 处 理 屏 蔽 层 或 绝 缘 体 的 必 要 性 。
1.4.2
印 制 电 路 板
PWB 技术已经从50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讨论。本节仅讨论
有 关 固 定 连 接 本 身 。
运用在 PWB 上比较成熟的机械连接技术为压印,及更优的适应性压印连
接。在该技术中与压印相关的端子脚插入 PWB 中的通孔。其连接的稳定性依
赖于插入时形成的相应完全接触面残余的弹性力。 PWB 通孔电镀材料采用铜
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 )更依赖于表面衬垫,或平台,及不
同的焊接过程。与通过波峰焊的 THT 技术相对的是,表面粘接技术( SMT )是
一个回流过程,在该程序前必须先通过大量技术处理贴好焊剂。 SMT 程序包括
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波峰,汽洗,红外加热,对流,及这些程序的组合。 SMT 因为零部件的高密度
与 PWB所 含 功 能 其 应 用 迅 速 提 高 。 SMT允 许 减 小 平 台 间 隔 以 提 高 零 部 件 密 度
同 时 通 过 消 减 穿 孔 数 目 提 高 板 的 配 线 路 径 。
与 可 分 连 接 的 两 个 例 子 一 样 , 图 1.9提 供 了 几 种 PWB固 定 连 接 的 图 示 说 明
卡 边 缘 式 电 连 接 器 及 两 件 式 电 连 接 器 。 二 者 的 具 体 运 用 将 在 第 十 三 章 讨 论 。
1.4.3
小 结
关于电连接器的材料 /设计及连接媒体的讨论已经涉及到许多电连接器具
体 特 性 的 要 求 , 因 此 , 接 下 来 本 文 将 对 电 连 接 器 作 简 要 的 说 明 。
1.5
电 连 接 器 应 用
电连接器的运用可以从两方面来考虑:电连接器用在何处,例如它装在设
备上的位置,以及如何运用,例如电连接器的功能是信号传输还是配电,其中
电 连 接 器 用 在 何 处 应 优 先 考 虑 。
1.5.1
相 互 连 接 的 层 次
通常描述电连接器用在何处的方法是根据电连接器的连接层次( LOI )。
许多描述采用这种方式,而本手册通常采用 Granitz 所述方法。 LOI 是指两个
连接的电路板,而非指相互连接的程序及其种类。大量连接程序与连接 /连接
器 种 类 可 用 在 给 定 层 次 的 连 接 上 。 图 1‧10说 明 了 与 电 子 底 板 连 接 的 连 接 层 次
第
1
级 ‧
第 1级连接是芯片外部的热压焊衬垫与其外壳或所安装主电路板间
的连接。导线粘接及各种不同的焊接技术基本上属于第 1级连接,这些连接方
式 大 多 倾 向 于 固 定 连 接 。
第
2
级 ‧
第 2级连接是外壳与印制电路板( PWB )的连接。 DIP 与 PGA 插座
是第 2级连接的两个基本例子。然多芯片模块( MCMS )使该定义有点复杂,
但,通常,为了本论题讨论( MCM )可被看作一外壳,第 2级连接为典型的固
定 连 接 , 但 为 了 修 复 与 升 级 的 目 的 , 插 座 是 由 可 插 入 的 若 干 零 部 件 组 成 。
第
3
级 ‧
第 3级连接是 PWB 之间的连接。插座(第 2级)已经包含了电连接
器的基本组件,正是在第 3级将会出现更多电连接器的惯用概念。有两种基本
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的 PWB 电连接器:卡边缘式电连接器与两件式电连接器。正如其名称所暗示
的,卡边缘式电连接器的一半(即插头或插座)为 PWB 的边缘。而两件式电
连接器,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加,
为缩小容许公差量及减少几何形状的限制,两件式电连接器的运用比边缘式电
连 接 器 占 有 优 势 。
第4级 ‧
第 4级连接是系统组件间的连接。系统组件可能是单个的 PWB 或
分离的单元例如硬盘驱动器或电源。典型的第 4级连接根据连接组件的种类,
可 包 括 两 件 式 电 连 接 器 与 线 缆 装 配 。
第
5
级 ‧
第 5级连接是系统组件与系统输入 /输出间的连接。系统组件与系统
输 入 /输 出 间 的 连 接 可 以 是 直 接 安 装 在 板 上 的 电 连 接 器 或 通 过 一 线 缆 。
第
6
级 ‧
第 6 级连接是系统与接口设备或系统间的连接。这些连接典型的是
线 缆 装 配 。
附:上述几节对电连接器电阻的构成、导线及线缆的区别、电连接器与
PWB 的两种连结技术及电连接器的连接层次作了简要的介绍。电连接器的总
电阻由固定连接电阻、接触弹片电阻、可分离接触面电阻三部分组成,其中接
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同外,更主要是
在其应用及抗干扰功能上的不同。电连接器与 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。
电连接器的连接可基本分为六级层次,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。关于级别六,是有关系统与外围设备或者系统与系统之间的相互连接,
最 典 型 的 便 是 用 相 连 装 配 方 式 来 连 接 。
在与连接器的设计、选用方面,目前所用的连接器其相互连接的级别是从
以 下 几 点 考 虑 :
1.可 分 离 性 及 耐 久 性 的 需 要 ( 可 提 供 方 便 的 插 拔 效 果 )
2.标 准 性 ( 具 有 通 用 的 标 准 , 可 互 换 )
可 分 离 性 及 耐 久 性 :
早期规定,级别 1和级别 2所定的相互接合专指持久性。级别 3是最先将相
互连接的可分离性作为考虑因素而提出的,尤其是对于那些插拔次数较多的连
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