1、第一章 连接器的技术基础第一课 引言什么是连接器 为什么要使用连接器 连接器的分类 Molex 产品和全球市场1 什么是连接器？ 返回页首连接器是我们电子工程技术人员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。例如，球场上点灯用的连接器和硬盘驱动器的连接器，以及点燃火箭的连接器是大不相同的。但是无论什么样的连接器，都要保证电流顺
2、畅连续和可靠地流通。 就泛指而言，连接器所接通的不仅仅限于电流，在光电子技术迅猛发展的今天，光纤系统中，传递信号的载体是光，玻璃和塑料代替了普通电路中的导线，但是光信号通路中也使用连接器，它们的作用与电路连接器相同。由于我们只关心电路连接器，所以，本课程将紧密结合 Molex 公司的产品，集中介绍电路连接器及其应用。 2 为什么要使用连接器？ 返回页首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。 以汽车电池为例。
3、假定电池电缆被固定焊牢在电池上，汽车生产厂为安装电池就增加了工作量，增加了生产时间和成本。电池损坏需要更换时，还要将汽车送到维修站，脱焊拆除旧的，再焊上新的，为此要付较多的人工费。有了连接器就可以免除许多麻烦，从商店买个新电池，断开连接器，拆除旧电池，装上新电池，重新接通连接器就可以了。这个简单的例子说明了连接器的好处。它使设计和生产过程更方便、更灵活，降低了生产和维护成本。 连接器的好处改善生产过程 连接器简化电子产品的装配过程。也简化了批量生产过程易于维修 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便于升级 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
4、旧的提高设计的灵活性 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。 3 连接器的分类 返回页首多年来连接器的分类混乱，各个厂家自有其分类方法和标准。1989 年在美国国家电子配销商协会（NEDA, 即National Electronic Distributors Association 缩写，它是一个工业教育组织 ）的支持下，生产连接器的几大厂家会聚在一起，制订了一部连接器分类标准和术语。Molex 公司曾参加了制订过程。NEDA 标准 NEDA 主持制订的这个标准，称为连接器部件分类等级（Levels of Packaging ） 。现摘要叙述于下表：
5、 等级 描 述0 IC 芯片或芯片到封装的连接器请注意第 1 个等级是 “0“ 级，不是 “1“ 级。此级实际上并不涉及连接。 0 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。 1 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 1 级连接。2 （印制）电路板（PCB）到（印制）电路板的连接器 2 级连接器用于印制电路板之间的连接。.3 导线到电路板或分组合到分组合的连接器 3 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, 3 级也包括某些导线到导线连接
6、器。 4 机箱到机箱或输入/输出连接器 4 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 4 级连接器。关于上述连接器等级，需要注意如下几点： 某些连接器可以不止用于一个等级，例如 3 级连接器 QF50 及 MX50 都可以用于 2 级或 4 级。又如标称为 4 级的 Molex 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。 4 Molex 产品和全球市场 返回页首Molex 公司创建于
7、 1938 年，在世界上 19 个国家中拥有 52 个制造工厂，在美国、亚洲和欧洲设有若干研究开发中心。Molex在全世界拥有 17650 名员工（根据 2000 年统计数字） 。是世界排名第二（1999 年）的连接器厂商。1999 年世界排名前 10 名的连接器供销厂商Tyco (AMP/Thomas & Betts/Augat)MolexFCI/BergFoxconn (Hon Hai)AmphenolJSTHirose3MITT CannonJAEMolex 不断开发新产品，增添新的服务项目，以满足各个工业部门的具体需求。Molex 产品主要面向如下市场的需要：计算机和计算机周边设备包括
8、大型计算机、小型计算机和个人计算机以及相关的设备，如打印机、调制解调器、扫描仪、巨量外部存储设备等使用的连接器。Molex 在这部分市场非常活跃，从笔记本计算机到大型计算机需要的连接器一应俱全。它的全球服务机构，提供从设计到承包支持的最优服务。数据通信/电信包括数据通信、电话、无线广播和电视广播设备等使用的连接器。Molex 在全球范围加大了在蜂窝电话、无绳电话和寻呼机方面的投入，从而在无线通信市场上获利颇丰。Molex 也供应电缆系统和光纤系统的连接器。 在手机市场上，Molex 生产的I/O、板到板、FFC 和转换开关等应用方面的小型连接器站领先地位。 消费类电子设备包括电视机、录像机、立
9、体声音响、光盘机等。Molex 在世界各地积极参与家用娱乐电子设备市场。它为电视机和音响设备提供线到板和板到板连接器，是市场上最受欢迎的产品。它为摄像机和数码相机提供了具有特殊机械性能和成本要求的最小型的连接器。2000 财政年度产品比例拼图汽车电气和电子设备轿车、卡车和其它机动车都使用许多连接器。Molex 同世界上许多大的机动车制造厂和供货商有业务往来，提供他们机动车上多种多样应用的连接器，从安全装置、驾驶*作系统到车体电气配线系统、汽车发动机和传动控制系统。Molex 生产汽车用连接器的工厂都持有 QS9001 认证证书。工业电气和电子设备Molex 公司提供各种各样的用于强电和危险环境
10、的连接器，如机器人使用的快速接通连接器到硬金属壳连接器。 Molex 以生产民用产品为主，但是由于它的产品质量优异、可靠性高，适应恶劣环境，所以许多产品已经满足军用指标，可以用于军事和相关工业，如宇航、地勤和舰船。但是，军用市场不是 Molex 的目标。 Molex 把它的全球市场划分为 4 个区域，即美洲、欧洲、远东北和远东南区。下面的饼图示出了个区的销售比例。 2000 财政年度各区销售百分比第二课 连接器的组成和作用返回课程预览 导体与连接器 连接器的组成部分及术语 Molex 座体使用的塑料 定位和键 1 导体与连接器 返回页首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。
11、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。 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
12、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2 连接器的组成部分及术语 返回页首本
13、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） 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（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） 。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（hea
14、der） ，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） 。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） 。Molex 座体使用的塑料 返回页首Mole
15、x 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。 （
16、见下图例）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。 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。下表中介绍 Molex 座体具体应用的塑料：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 CelaneseZytelVydyne KKSPOX 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（m
17、old 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 CelanexCrastinValox QF-50MX-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 ThermxValox 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 FortronSupecRyt
18、ron 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 ZeniteVectraXydar 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
19、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） 。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。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
20、磨损冲压和加工设备镀层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。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 用作电镀的屏障层定位和键 返回页首
21、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*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） 。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。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
22、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。第二课 连接器的组成和作用1 导体与连接器返回页首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。 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
23、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
24、统，通信，自动售货机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2 连接器的组成部分及术语 返回页首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）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（in-line）连接器。直
25、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（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） 。M
26、olex 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） 。Molex 座体使用的塑料 返回页首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
27、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 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。 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。下表中介绍 Molex座体具体应用的塑料：Molex座体使用的塑料塑料 商品名称 连接器产品 优
28、点 缺点尼龙CelaneseZytelVydyneKKSPOX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 StanylMilligrid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-PBTCelanexCrastinValoxQF-50MX-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-PCTThermxValox
29、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PPSFortronSupecRytronPLCC 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LCPZeniteVectraXydarSIMM（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
30、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） 。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。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
31、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 价格昂贵强度和弹性异常好良好的抗腐蚀和抗磨损性能具有高硬度，额外磨损冲压和加工设备镀层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。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
32、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 用作电镀的屏障层定位和键 返回页首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） 。从技术上说，方法 1 是定位，方法 2 是键， 接触腔孔的斜角保证 保证了只有而方法 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。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“1“指明计号起点。
