电路板设计中连接器的作用和分类详解

1. 连接器的作用

连接器又称接插件，主要是在电子产品、电力设备中提供方便的电气插拔式连接，广泛地应用于电子设备当中，使得电子产品的生产、维修效率得以极大提高。由于大量采用插拔式连接，其连接的可靠性、接触点电阻的大小对于产品的质量来说就越来越重要，因此必须对所采用的连接器的性能进行全面的了解，以便合理正确地使用连接器。

2. 连接器的结构和产品分类

（1） 连接器的基本结构

①接触件。它是连接器完成电连接功能的核心零件，一般由阳极接触件和阴极接触件组成接触对，通过阴、阳接触件的插合完成电连接。

阳极接触件为刚性零件，其形状为圆柱形（圆插针）、方柱形（方插针）或扁平形（插片）。阳极接触件一般由黄铜、磷青铜制成。

阴极接触件即插孔，它是接触对的关键零件，依靠弹性结构在于插针插合时发生弹性变形而产生弹性力与阳性接触件形成紧密接触，完成连接。插孔的结构种类很多，有圆筒型（劈槽、缩口）、音叉型、悬臂梁型（纵向开槽）、折叠型（纵向开槽，“9”形）、盒形（方插孔）以及双面面线簧插孔等。

②绝缘体。绝缘体也常称为基座或安装板，它的作用是使接触件按所需要的位置和间距排列，并保证接触件之间和接触件与外壳之间的绝缘性能。良好的绝缘电阻、耐电压性能以及易加工性是选择绝缘材料加工成绝缘体的基本要求。

③壳体。壳体也称外壳（视品种而定），是连接器的外罩，它为内装的绝缘安装板和插针提供机械保护，并提供插头和插座插合时的对准，进而将连接器固定到设备上。

④附件。附件分结构附件和安装附件。结构附件如卡圈、定位键、定位销、导向销、连接环、电缆夹、密封圈及密封垫等。安装附件如螺钉、螺母、螺杆及弹簧圈等。附件大都有标准件和通用件。

（2） 连接器产品分类

从技术上看，连接器产品类别只有两种基本的划分办法：按外形结构可分为圆形和矩形（横截面）；按工作频率分低频和高频（以3MHz为界）。

按照上述划分，同轴连接器属于圆形，印制电路连接器属于矩形（从历史上看，印制电路连接器确实是从矩形连接器中分离出来自成一类的），而目前流行的矩形连接器其截面为梯形，近似于矩形。以3MHz为界划分低频和高频，与无线电波的频率划分也基本一样。

3.连接器的基本性能

连接器的基本性能可分为三大类：即机械性能、电气性能和环境性能。

（1） 机械性能

就连接功能而言，插拔力是重要的机械性能。插拔力分为插入力和拔出力（拔出力亦称分离力），两者的要求是不同的。

另一个重要的机械性能是连接器的机械寿命。机械寿命实际上是一种耐久性指标，在国标GB5095中把它叫做机械操作。它是以一次插入和一次拔出为一个循环，以在规定的插拔循环后连接器能否正常完成其连接功能（如接触电阻值）作为评判依据。

连接器的插拔力和机械寿命与接触件结构（正压力大小）、接触部位镀层质量（滑动摩擦因数）以及接触件排列尺寸精度（对准度）有关。

（2） 电气性能

连接器的主要电气性能包括接触电阻、绝缘电阻和抗电强度。

①接触电阻。高质量的电连接器应当具有低而稳定的接触电阻。连接器的接触电阻从几毫欧到数十毫欧不等。

②绝缘电阻。衡量电连接器接插件之间和接触件与外壳之间绝缘性能的指标，其数量级为数百兆欧至数千兆欧不等。

③抗电强度。抗电强度也称耐电压、介质耐压，是表征连接器接触件之间或接触件与外壳之间耐受额定试验电压的能力。

④其他电气性能。电磁干扰泄露衰减是评价连接器的电磁干扰屏蔽效果，电磁干扰泄露衰减是评价连接器的电磁干扰屏蔽效果，一般在100MHz“10GHz频率范围内测试。

对射频同轴连接器而言，还有特性阻抗、插入损耗、反射系数和电压驻波比等电气指标。由于数字技术的发展，为了连接和传输高速数字脉冲信号，出现了一类新型的连接器即高速信号连接器，相应地，在电气性能方面，除特性阻抗外，还出现了一些新的电气指标，如串扰、传输延迟和时滞等。

（3） 环境性能

常见的环境性能包括耐温、耐湿、耐盐雾、耐振动和耐冲击等。

①耐温。目前连接器的最高工作温度为200oC（少数高温特种连接器除外），最低温度为-65oC。由于连接器工作时，电流在接触点处产生热量，导致温升，因此一般认为工作温度应等于环境温度与接点温度之和。在某些规范中，明确规定了连接器在额定工作电流下容许的最高温升。

②耐湿。潮气的侵入会影响连接器绝缘性能，并锈蚀金属零件。恒定湿热试验条件为相对湿度在90%”95%（依据产品规范，可达98%）、温度为+40±20oC，试验时间按产品规定最少为96h。交变湿热试验则更严苛。

③耐盐雾。连接器在含有潮气和盐分的环境中工作时，其金属结构件、接触件表面处理层有可能产生电化腐蚀，影响连接器的物理和电气性能。为了评价电连接器耐受这种环境的能力，规定了盐雾试验。它是将连接器悬挂在温度受控的试验箱内，用规定浓度的氯化钠溶液用压缩空气喷出，形成盐雾大气，其暴露时间由产品规范规定，至少为48h。

④耐振动和冲击。耐振动和冲击是电连接器的重要性能，在特殊的应用环境中如航空和航天、铁路和公路运输中尤为重要，它是检验电连接器机械结构的坚固性和电接触可靠性的重要指标。在有关的试验方法中都有明确的规定。冲击试验中应规定峰值加速度、持续时间和冲击脉冲波形以及电气连续性中断的时间。

⑤其他环境性能。根据使用要求，电连接器的其他环境性能还有密封性（空气泄漏、液体压力）、液体浸渍（对特定液体的耐恶习化能力）和低气压等。