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线束连接器培训资料.pdf

线束连接器培训资料

lishuang198488
2011-09-08 0人阅读 举报 0 0 暂无简介

简介:本文档为《线束连接器培训资料pdf》,可适用于生产运营领域

连接器培训教材什么是连接器•连接器是我们经常接触的一种部件。它的作用非常单纯:在电路内被阻断处或孤立不通的电路之间架起沟通的桥梁从而使电流流通使电路实现预定的功能。连接器是电子设备中不可缺少的部件顺着电流流通的通路观察你总会发现有一个或多个连接器。连接器形式和结构是千变万化的随着应用对象、频率、功率、应用环境等不同有各种不同形式的连接器。为什么要使用连接器?•设想一下如果没有连接器会是怎样?这时电路之间要用连续的导体永久性地连接在一起例如电子装置要连接在电源上必须把连接导线两端与电子装置及电源通过某种方法(例如焊接)固定接牢。这样一来无论对于生产还是使用都带来了诸多不便。使用连接器使工程师们在设计和集成新产品时以及用元部件组成系统时有更大的灵活性。提高设计的灵活性随着技术进步装有连接器时可以更新元部件用新的、更完善的元部件代替旧的便于升级如果某电子元部件失效装有连接器时可以快速更换失效元部件易于维修连接器简化电子产品的装配过程。也简化了批量生产过程改善生产过程连接器的好处连接器的分类机箱到机箱或输入输出连接器级连接器提供功率或信号连接。一般的经验是:当连接涉及到音频或视频信号时或是连接网络和计算机时要使用级连接器。导线到电路板或分组合到分组合的连接器级连接器连接印制电路板和分组合、或是连接两个分组合。分组合是电子产品的组成部分。依Molex公司的习惯,级也包括某些导线到导线连接器。(印制)电路板(PCB)到(印制)电路板的连接器级连接器用于印制电路板之间的连接。IC组件或组件到(电路)板的连接器当IC芯片安装在电路板的插座中时就是级连接。IC芯片或芯片到封装的连接器请注意第个等级是""级不是""级。此级实际上并不涉及连接。级就是集成电路芯片。Molex公司不生产IC芯片。但是生产把芯片连接到电路板的插座。描述等级■某些连接器可以不止用于一个等级例如级连接器QF及MX都可以用于级或级。又如标称为级的输入输出用插头、插座也可以用于导线到电路板或板到板连接。■实际工作中很少按照上述级别谈及连接器而是按照连接器的外观形式和连接方式来讨论它如板到板和线到线等。级别是用于学习和分类连接器的。关于上述连接器等级需要注意如下几点:连接器的组成和作用•导体与连接器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高速数据传输如计算机网络和通信系统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。办公室设备保安系统通信自动售货机扁平柔性电缆扁平平面电路(FFCFPC)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。计算机和外设印制电路板(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)。视频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。计算机网络电信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。广泛用于多种电子设备分立导线单根导线或电缆应用导体连接器的组成部分及术语■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)键和定位阳锁接触部份电路标识座体座体(housing)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(inline)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)。底座(header)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(frictionlockstyle)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(见下页)。无罩底座无罩底座有罩底座摩擦锁紧型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)。单列直针双列直针双列直角单列直角座体使用的塑料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,surfacemountmethodoftermination)的连接器需要这种塑料。还有一种表面插焊安装(SMC,surfacemountcompatible)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)SMT,SMC和高温塑料高温聚酯座体利用SMC端接方法把小型插合的线到板单列直角底座装接在PCB板上利用SMT端接方法把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制造能承受流动焊锡的烧烫。•座体使用的塑料成本高。比其它热塑性塑料柔性差。颜色少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SIMM(内存条)DIMM(内存条)LFHZeniteVectraXydarLCP易碎。塑造时易溢料。成本比多数热塑性塑料都高。颜色少适于SMT。优异的化学耐受性。尺寸稳定(不易吸潮)PLCC插座FortronSupecRytronPPS可能会碎。塑造时易溢料。比PBT成本高适于SMT。尺寸稳定。优异的化学耐受性。高强度SL底座Intel的插卡ThermxValox聚酯PCT不适于SMT。成本较尼龙稍高。尺寸稳定(不易吸潮)。优异的化学耐受性。高强度QFMX小型DINCelanexCrastinValox聚酯PBT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。成本比普通尼龙高适合SMT。高强度高韧性和优异的延展性。优异的化学耐受性Milligrid高温插头座模块Stanyl高温尼龙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(moldflash)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KKSPOXCelaneseZytelVydyne尼龙缺点优点连接器产品商品名称塑料接触部份(Contacts)•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。端子插针端子(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)。端拉端或压接端后端阳接触端前端阴接触端前端下表中摘要列出了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。价格昂贵具有高硬度额外磨损冲压和加工设备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铜和铍铍铜(BeCu)比黄铜导电率低价格比黄铜贵得多比黄铜弹性好比黄铜更坚固铜和锡磷青铜受应力和腐蚀易裂损最便宜强度与弹性好成形质量好铜和锌黄铜缺点优点成分金属镀层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。下表摘要介绍主要镀层金属及其特性。用作电镀的屏障层镍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钯镍(表面镀薄层金)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)金是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锡和锡铅合金特性镀层金属定位和键•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我们不区分两个术语。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)。从技术上说方法是定位方法是键而方法是定位和键的组合。但我们不区分。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。电路标识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。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""指明计号起点。端子的彈臂作用¾傳導電能或訊號(Conductspowerorsignal)¾提供可分離面的正向力(Providesseparableinterface)¾提供永久半永久的終端(Providespermanentsemipermanenttermination)¾提供電氣的穩定性(Provideselectricalstability)端子的接合面¾接合面的型態(Interfacemorphology)¾接觸阻抗(Contactresistance)¾摩擦耐久性(FrictionDurability)¾InfluencedbyNormalForce,ContactGeometry,BaseMaterialSelection端子知识•端子材料的選擇•端子材料的選擇是基於製造成型性、強度性質及導電性等的綜合的考量必須確保其正向力能維持電氣特性之穩定。•基材的選擇與所使用的電鍍系統有關鍍層亦被視為一材料系統。一般而言:電子連接器之合金材料,其考量之材料特性大至如下:•抗拉強度,降伏強度與彈性係數等機器性質•延展性與彎曲疲勞性•熱傳導性與耐熱性(含熱澎脹率)•導電率特性•抗氣化性與腐蝕性•精密加工成形性,特別是引線架(LeadFrame)•表面平坦度及電鍍性•焊接性(ChipBondingWireBonding)•非磁性(特別是應用於音應蠁產品)•除其必須具備足夠之機械強度外更必須具備良好之導電特性及耐熱性以必免訊號傳送過程之衰滅•在所有金屬元素中尤以金屬銅三者之導電物性為最佳•銀(約倍之銅)>銅>金(約倍之銅)•但金與銀金屬,一般於電子連接器中只作電鍍材料使用,除降低接觸阻抗外,更可增加抗表面氣化性•而銅之價格低廉且導電性良好,因此電線電纜對採用純銅線作為電力,電信或資訊傳輸導體,同時其亦為電子連接器使用之最佳合金材料綜觀銅合金:具光澤性,不易腐蝕成形性佳強度適當導電性與導熱性佳價格合理•純銅之導電率雖佳,但其機械強度與耐熱性,不足以因應電子連接器之要求,故必須添加合金元素來提高其機械強度與耐熱特性,但因添加金屬本身均具備有其原子特定尺寸,當加入純銅中時,因原子尺寸之差異而導致銅原子排列被扭曲,而導致電子傳輸過程受阻或衰減產生•一般市場上常見者有:黃銅(CuZn)青銅(CuSn)與洋白(CUNi)合金•雖其機械強度與耐熱特性均優於純銅,但其導電率卻下降至IACS以下•IACS(InternationalAnnealedCopperStandard)為年訂定之導電率單位•定義:以純銅()經退火後之導電率為基準,其電阻係數為微歐cm,其它合金之導電率為相對退火後與純銅之比值•另有CuFe,CuCr與CuAg均為低合金銅,屬導電性較佳之銅合金,分別運用到高性能之電子連接器與電極材料,而鈹銅(CuBe)與釱銅(CuTi),屬高強度之材料,但其相對之導電率亦偏低銅合金特色:•具光澤性不易腐蝕•成形性佳–綜合材料的強度及延展性而言•強度適度–機械性質:•強度及延展性的定義•降伏強度•抗拉強度•延伸率•硬度銅合金特色:–方向性:•平行滾壓方向的機械性質與垂直滾壓方向的性質不同。–應力鬆弛(stressrelaxation)•導電性導熱性佳–以純銅精煉退火銅為基準InternationalAnnealedCopperStandard(IACS)•價格合理–使用量為僅次於鋁合金之非鋼鐵金屬材料•純銅素材電阻係數P為:•微歐cm=微歐mm•電阻公式為:•R(阻抗)=P(電阻係數)Xl(長度)A(截面積)端子之電阻值之概算種類黃銅磷青銅磷青銅磷青銅鈹銅編號CCCCC導電率端子之電阻值之概算一般銅材之導電率如下:由以上之大致可推算出因材料之變化或長度或截面積之改變而電阻質大致會改變多少。金屬特性比較種類成分強度導電率熱傳電率抗應力鬆弛價格用途黃銅CCCuZnCuZn差低低溫、低強度磷青銅CCCuSnPCuSnP普通中低中溫、中強度、低導電率CCuNiSiMg好中低高溫、中強度、高導電率釱銅CCuTi優中高高溫、高強度、低導電率鈹銅CCCuBeCuBeCo好高高溫、高強度、高導電率端子材料•一般使用–黃銅:俗稱青銅或青銅–磷青銅:俗稱磷銅,彈性佳,韌性強–鈹銅:高彈性,高韌性•特性比較:Item黃銅磷青銅鈹銅鍍金金屬鎳銀合金RelativeCostOperativeTemperature('F)ElectricalConductivity(IACS'F)MinMinMinMinMinThermalConductivity(BTUFTFT*FTFHr'F)ModulusorElasticity(PSI*,,,)FatigueStrength(KSImmCycles)黃銅料•青銅品種CCCBCBCCCGJIS品種記號是ASTMCDACCCCCCCCCCCC化學成分()CuZnCuZnCuPZn殘部CuPSnAlZn殘部CuZnCuZnCuNiMnZn殘部物理的性質比重(gcm)溶融溫度(℃)熱膨脹系數(℃)縱向彈性系數(Nmm)導電率(ACS)(℃)(℃)(℃)(℃)(℃)機械的性質(質別)抗拉強度H(Nmm)HHEH以上以上以上以上以上以上以上H伸長率()HHEH以上以上以上--以上以上以上--以上以上以上--以上以上以上--以上以上以上-以上以上以上-以上以上以上--H硬度(HV)HHEH以上以上以上以上主要用途汽車水箱冷卻器端子連接器汽車水箱冷卻器配線器材鉚釘汽車水箱冷卻器汽車水箱冷卻器飾品化妝品外殼飾品化妝品外殼電燈泡座獎杯,雕像化妝品外殼電子電機零件用彈片※Y(kgf)X(N)$Y(kgf)X(N)╳磷青銅品種CCCCCPBRNKJIS品種記號ASTMCDACCCCCCCCCCCCCCCC化學成分()SnPCu$Sn$P以上SnPCu$Sn$P以上SnPCu$Sn$P以上SnPCu$Sn$P以上SnPCu$Sn$P以上SnPCu$Sn$P以上SnNiPCu殘部物理的性質比重(gcm)溶融溫度(℃)熱膨脹系數(℃)縱向彈性系數(Nmm)導電率(ACS)(℃)(℃)(℃)(℃)(℃)(℃)(℃)機械的性質(質別)抗拉強度(Nmm)HHHEHSH以上以上以上以上以上以上以上以上以上H伸長率()HHEHSH以上以上以上以上以上以上以上以上以上以上以上以上以上以上以上以上以上以上以上以上以上以上以上以上以上以上-以上以上以上-H硬度(HV)HHEHSH以上以上以上以上以上H彈性限度值H(Nmm)HEHSH以上以上以上以上以上以上以上以上主要用途端子、連接器、電子電機零件用彈片、開關、伸縮軟管(bellows)、墊片(washer)、IC導線架(ICleadframe)ICleadframeICleadframe連接器※Y(kgf)X(N)$Y(kgf)X(N)╳基本選料概論電鍍端子的電鍍作用¾保護端子的彈臂(Protectthecontactspring)¾使端子接合面完美(Optimizethecontactinterfacenormalforce)•RecommendedPlatingEvaluation•)成分(composition):純度添加物藉以獲得特定的性•質光澤度不應加以規定影響耐蝕性及耐磨耗性•)外觀(appearance):重要但很主觀•)厚度(thickness):影響壽命、耐蝕性及耐磨耗性•)多孔性(porosity):易發生腐蝕•)硬度(hardness):影響耐磨耗性、機械力•)黏著性(adhesion):與加工製程有關•)延展性(ductility):abletobecompliant•)耐溫性(thermal):與操作溫度有關•)摩擦力(friction):磨耗、機械力•)Nobility:耐蝕性•Pd,PdNi,PdAg鍍鈀、鈀鎳、鈀銀•)薄膜容易生成•)磨耗聚合物容易生成•)不利於高溫及微振磨耗環境的使用•)表層刷鍍層金將可降低磨耗聚合物及劇烈黏琢磨擦的•發生並可增進光澤度•)耐久性佳為其特色Silver鍍銀)薄膜容易生成)大於%金含量時沒問題)高導電率)大多應用於無線電及電力等方面TinandIt’sAlloys鍍錫及其合金)表面氧化物極易生成)耐久性及耐磨耗性差)必須明確的設計)對錫銲加工而言很重要)最便宜•錫鬚(TinWhiskers)•)造成錫鬚成長的誘因:•�鍍錫之壓縮應力•�基材的內應力•�腐蝕處•)錫鬚的解決之道:•�勿鍍鈍錫•�鉛含量>可減少錫鬚產生•�鍍層迴銲•Gold,鍍金•)顯然是最好、有效的電鍍•)純金很軟容易磨傷高插拔力將增加磨耗•)添加鎳及鈷以增加硬度•)貴金屬表面不易發生氧化或薄膜產生•)最為昂貴•)鍍層薄時易產生多孔現象(產生孔蝕及edgecreep)•)低正向力的系統易能使用(<grams)鍍金的項原則應用於高可靠度要求之產品當連接器的可靠度要求很重要時可分離式接觸表面必需加以保護以避免環境所造成的劣化。金是最好的材料金具備所有在穩定性與低阻抗所要求的特性。金對金的接觸表面的劣化是由物理性傷害或由外界腐蝕物在表面累積所造成的。鍍金可應用於腐蝕環境若環境中含有高濕性或腐蝕性成份如硫(S)或氯(C)會侵蝕金屬表面如與銅(Cu)或鎳(Ni)形成腐蝕生成物對電接觸造成傷害金(Au)可以避免這些環境的傷害。鍍金層若含有孔洞或裂縫時金的保護作用會被傷害在不同環境下孔洞的密度有不同的容許量。金是貴金屬但鍍金太薄會傾向產生孔洞因此cheepcorrosion會在此類位置產生。若加一層Ni底層則creepcorrosion會被抑制。鍍金的項原則鍍金可應用於高耐久性產品反覆插拔(durability)若用純金鍍連接器端子會造成低耐久性及高插入力(由於較高的磨擦力)尤其是純金厚度大於μm。硬金:實際上鍍金中會添加Ni或Co來增加硬度稱硬金會產生較低的磨擦力及較高的耐久性。硬金能承受數百到數千次的durabilitycycletest而不失敗。因Ni較Au硬硬金可藉鍍Ni底層來加強獲機械性支撐。潤滑劑的使用可使金接觸的durability增加一個order。鍍金可應用於低正向力低磨距(wipe)一般接觸設計使用的金屬會和環境中的物質尤其是氧產生氧化層而隔絕電訊因此需要較大的正向力及磨距來去掉氧化層以產生電通路金不會產生氧化層因此僅需很低的正向力(gf)和很低的磨距(小於mm)。但是若正向力大於g時可增加接觸的機械安定性及降低fretting的可能。鍍金的項原則金接觸之效果可由Lubrication加強當金接觸面使用適當的潤滑劑時摩擦系数會降低百倍的值。因此可同時降低插入力和磨耗。耐久性也可以有效的加以改善。也可以明顯的降低環境的侵蝕力。因為潤滑劑隔絕了多孔黄金接触点中基材與外界接觸的機會。鍍金需要一層適當的底層如NiNi底的作用()PoreCorrosionInhibitor()corrosionCreepInhibitorbarriertocorrosionproductmigration()Diffusionbarrier()MechanicalSupportUnderLayerforCoatingSurface鍍金的項原則•鍍金厚度根據產品的需求而不同•()增加硬金的厚度增加耐磨次數(durability)•()增加鍍金厚度可降低porosity。•金可應用於lowlevelcircuitcondition•金接觸可用於高溫環境(elevatedtemperature)>℃•在升溫環境下金和Ni的厚度要增加硬金上覆一層軟金的結構應•被考慮。•金不可與Tin(錫)產生接觸面•因此金與錫的接觸面會由錫轉移至金表面而形成氧化物此•氧化物極不易去除。•PlatingThickness•)Plating•�Gold:•♣μin:military,HiREL,longlife,medical,processcontrol•♣μin:generalindustrialapplications•♣μin:shortlife•♣μin:poor,generallyhasgrossporosity•♣<μ:veryrestrictiveusemaybeenhancedwithsurfaceconditionersortreatment•�Tin(alloys):•♣μinminpreferred,absoluteμinmin•♣thickness>μincanimpactmatingforces连接器及端子选择要点•Housing:★PITCHpin距(两个pin的中心距,如,,,mm等★pin位结构:如单排,双排,多排等★HOUSING特性(材质,颜色,防火等级等)★外观尺寸,外观细节•端子描述:★材质★镀层状况(电镀材料及镀层厚度)★铆压范围(线材的OD及导体的AWG)★包装特性(袋装,盘装等)★其它特性(被覆材质,颜色等)

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