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IC晶片或晶片到封裝的連接器
請注意第1個等級是"
0"
級,不是"
1"
級。
此級實際上並不涉及連接。
0級就是積體電路晶片。
Molex公司不生產IC晶片。
但是生產把晶片連接到電路板的插座。
1
IC元件或元件到(電路)板的連接器
當IC晶片安裝在電路板的插座中時,就是1級連接。
2
(印製)電路板(PCB)到(印製)電路板的連接器
2級連接器用於印製電路板之間的連接。
.
3
導線到電路板或分組合到分組合的連接器
3級連接器連接印製電路板和分組合、或是連接兩個分組合。
分組合是電子產品的組成部分。
依Molex公司的習慣,3級也包括某些導線到導線連接器。
4
機箱到機箱或輸入/輸出連接器4級連接器
提供功率或信號連接。
一般的經驗是:
當連接涉及到音頻或視頻信號時,或是連接網路和電腦時,要使用4級連接器。
關於上述連接器等級,需要注意如下幾點:
■某些連接器可以不止用於一個等級,例如3級連接器QF50及MX50都可以用於2級或4級。
又如標稱為4級的Molex輸入/輸出用插頭、插座,也可以用於導線到電路板或板到板連接。
■實際工作中很少按照上述級別談及連接器,而是按照連接器的外觀形式和連接方式來討論它,如板到板和線到線等。
級別是用於學習和分類連接器的。
4Molex產品和全球市場
Molex公司創建於1938年,在世界上19個國家中擁有52個製造工廠,在美國、亞洲和歐洲設有若干研究開發中心。
Molex在全世界擁有17650名員工(根據2000年統計數位)。
是世界排名第二(1999年)的連接器廠商。
Molex不斷開發新產品,增添新的服務專案,以滿足各個工業部門的具體需求。
Molex產品主要面向如下市場的需要:
電腦和電腦周邊設備
包括大型電腦、小型電腦和個人電腦以及相關的設備,如印表機、數據機、掃描器、巨量外部存儲設備等使用的連接器。
Molex在這部分市場非常活躍,從筆記本電腦到大型電腦需要的連接器一應俱全。
它的全球服務機構,提供從設計到承包支援的最優服務。
資料通信/電信
包括資料通信、電話、無線廣播和電視廣播設備等使用的連接器。
Molex在全球範圍加大了在蜂窩電話、無繩電話和尋呼機方面的投入,從而在無線通信市場上獲利頗豐。
Molex也供應電纜系統和光纖系統的連接器。
在手機市場上,Molex生產的I/O、板到板、FFC和轉換開關等應用方面的小型連接器站領先地位。
消費類電子設備
包括電視機、錄影機、身歷聲音響、光碟機等。
Molex在世界各地積極參與家用娛樂電子設備市場。
它為電視機和音響設備提供線到板和板到板連接器,是市場上最受歡迎的產品。
它為攝像機和數碼相機提供了具有特殊機械性能和成本要求的最小型的連接器。
2000財政年度產品比例拼圖
汽車電氣和電子設備
轎車、卡車和其他機動車都使用許多連接器。
Molex同世界上許多大的機動車製造廠和供應商有業務往來,提供他們機動車上多種多樣應用的連接器,從安全裝置、駕駛作業系統到車體電氣配線系統、汽車發動機和傳動控制系統。
Molex生產汽車用連接器的工廠都持有QS9001認證證書。
工業電氣和電子設備
Molex公司提供各種各樣的用於強電和危險環境的連接器,如機器人使用的快速接通連接器到硬金屬殼連接器。
Molex以生產民用產品為主,但是由於它的產品品質優異、可靠性高,適應惡劣環境,所以許多產品已經滿足軍用指標,可以用於軍事和相關工業,如宇航、地勤和艦船。
但是,軍用市場不是Molex的目標。
Molex把它的全球市場劃分為4個區域,即美洲、歐洲、遠東北和遠東南區。
下麵的圓形圖示出了個區的銷售比例。
2000財政年度各區銷售百分比
第二課連接器的組成和作用
導體與連接器
連接器的組成部分及術語
Molex座體使用的塑膠
定位和鍵
1導體與連接器
為瞭解電子互連部件的工作原理,需要知道一些有關導體的常識。
當我們提到導體溝通了電路中的斷接處時,實際上是指連接器把兩個開路端連接在一起。
電路是指整個電系統,而導體是電流流通的實際通路。
有時你常常看不到實際的導體,因為它被絕緣材料或介電材料包覆著。
有了介電材料導體就可以平行排放,而且不會相互干擾。
下面的表介紹常用導體。
連接器中使用的導體
導體
應用
分立導線
單根導線或電纜
廣泛用於多種電子設備
雙絞線
由兩根小號絕緣導線繞絞在一起,覆以外皮而組成的電纜。
兩個導線通常良好絕緣。
普通電話電纜和家用導線都是雙絞線。
電腦網路
電信
同軸電纜
它由直徑較小的銅導線(內導體)同軸地安放在直徑較大的外導體之內,兩者之間由介電體隔離和支撐。
它們的最外面在包覆以絕緣材料。
視頻
帶狀電纜
名稱源自於其外觀酷似絲帶。
又稱為平面電纜。
它是一組平行導體整體覆以絕緣材料組成的。
導體有兩種形式,一種是圓形截面的導體,另一種是扁平柔性電纜(請看下面介紹)。
電腦和外設
印製電路板(PCB)
PCB是在敷銅聚合板上,通過蝕刻加工,印製上電路。
扁平柔性電纜/扁平平面電路(FFC/FPC)
它與帶狀電纜類似,但導體是扁平的,不是圓形的。
導體橫截面為矩形且極薄。
辦公室設備,保安系統,通信,自動售貨機
纖維光纜
光纖導體有許多種類和模式,但最常見的是玻璃、塑膠包覆的矽石英或塑膠,光通過它們傳導或傳輸。
高速資料傳輸,如電腦網路和通信系統
2連接器的組成部分及術語
本課介紹連接器的基本組成及有關術語。
它們是:
■座體(housing)
■底座(header)
■接觸部份(contacts)-端子和插針
■連接器用的金屬
■陽和陰
■鍍層
■鍵和定位
■電路標識
■線規(線號)
座體(housing)
連接器座體具有如下作用:
■支撐接觸部份(插針、簧片等),使之牢固正確就位
■防塵、防汙和防潮,保護接觸部份和導體
■使電路彼此絕緣
上圖畫出的連接器是直插式(in-line)連接器。
直插式連接器的特點是導線從連接器的一半部份接入,從另一半接出。
連接器的這兩部份分別稱為插頭(陽頭)和插座(陰座)。
底座(header)
安裝在印製電路板上的連接器,其所用的座體稱為底座(header),又稱基座(base)或片座(wafer)。
Molex公司採用座體這個名稱。
底座和座體的主要差別在於底座總是與電路引腳安裝在一起,而座體只是空殼。
底座有兩種形式:
有罩的和無罩的。
護罩是指連接器的插針和插座,在交合部份周圍用座體或護裙作成的保護罩。
底座還有摩擦鎖緊型(frictionlockstyle)的,它是部份有罩的底座,但是具有鎖緊裝置,它使底座與座體的結合更可靠(見下圖)。
Molex生產的底座有許多形狀,最常用的是兩種形狀:
直針(又稱垂直)和直角。
底座的列數也可以不同,可以是單列插針的,也可以是多列插針的(見下圖)。
Molex的座體使用的塑膠是熱塑性塑膠,可以多次熔化和固化。
Molex還收集塑造加工過程的剩餘塑膠,經粉碎再次利用。
下面介紹Molex用於高溫環境的專用塑膠。
這種塑膠具有優異的耐高溫特性。
用於表面貼焊安裝(SMT,surfacemountmethodoftermination)的連接器需要這種塑膠。
還有一種表面插焊安裝(SMC,surfacemountcompatible)的連接器。
兩者的差別在於SMC把插針插入過孔後再焊接在PCB板上;
而SMT利用焊腳貼焊在PCB板表面上。
由於需要焊接,塑膠必須能耐高溫。
也就是說,表面安裝用的連接器座體,必須能夠承受高溫。
(見下圖例)
SMT,SMC和高溫塑膠
高溫聚酯座體
PCB板
利用SMC端接方法,把小型插合的線到板單列直角底座,裝接在PCB板上。
利用SMT端接方法,把1.50mm的連接器貼焊在PCB上。
注意焊腳處。
由於它非常靠近座體,所以用高溫塑膠尼龍Nylon4/6製造,能承受流動焊錫的燒燙。
下表中介紹Molex座體具體應用的塑膠:
塑膠
商品名稱
連接器產品
優點
缺點
尼龍
Celanese
Zytel
Vydyne
KK
SPOX
高強度,柔韌性好。
化學耐受性優異。
可用多種技術和成本較低
易吸潮濕造成尺寸不穩定及機械和電氣性能下降。
塑造時易溢料(moldflash)
高溫尼龍
Stanyl
Milligrid
高溫插頭座模組
適合SMT。
高強度,高韌性和優異的延展性。
優異的化學耐受性
塑造時易溢料。
成本比普通尼龍高
聚酯-PBT
Celanex
Crastin
Valox
QF-50
MX-50
小型DIN41612
尺寸穩定(不易吸潮)。
優異的化學耐受性。
高強度
不適於SMT。
成本較尼龍稍高。
聚酯-PCT
Thermx
SL底座
Intel的插卡
適於SMT。
尺寸穩定。
可能會碎。
比PBT成本高
PPS
Fortron
Supec
Rytron
PLCC插座
尺寸穩定(不易吸潮)
易碎。
成本比多數熱塑性塑膠都高。
顏色少
LCP
Zenite
Vectra
Xydar
SIMM(記憶體條)
DIMM(記憶體條)
LFH
強度與韌性的超級組合。
適於SMT。
能夠塑鑄出薄壁。
無塑造時溢料
成本高。
比其他熱塑性塑膠柔性差。
接觸部份(Contacts)
連接器中的接觸部分把要相連接的兩部份導體(或導線)結合在一起。
結合後,電路就被接通,電流流過連接器。
接觸部份有兩種主要類型:
端子(terminal)和插針(pin)。
實物的具體形狀則變化多端。
下麵出示了兩者的圖例。
端子
插針
端子(或插針)具有兩個端部:
前端和後端。
前端總是結合端,它同另一端子交合形成接觸。
後端總是起端接作用,或是壓接或接連導線(導體)(請見下圖)。
下表中摘要列出了Molex連接器接觸部份採用的金屬,以及它們各自的優缺點。
注意接觸部分所用的基體金屬中都有銅合金,藉以保證良好的導電性、導熱性、機械性能和可工藝性。
金屬
成分
優點
黃銅
銅和鋅
最便宜
強度與彈性好
成形品質好
受應力和腐蝕易裂損
磷青銅
銅和錫
比黃銅彈性好
比黃銅更堅固
比黃銅導電率低
價格比黃銅貴得多
鈹銅(Be-Cu)
銅和鈹
優異的導電率
強度和彈性異常好
良好的抗腐蝕和抗磨損性能
價格昂貴
具有高硬度,額外磨損衝壓和加工設備
鍍層
把連接器的接觸部份電鍍,是為了改善導電性、抗腐蝕和抗磨損性,提高可焊性。
具有良好機械性能(如可成形性,彈性)的金屬,常常不具備優良的導電性、抗腐蝕和抗磨損性以及可焊接性。
Molex公司把這些金屬材料全部或有選擇地電鍍,以改善性能。
下表摘要介紹Molex主要採用的鍍層金屬及其特性。
鍍層金屬
特性
錫和錫鉛合金
是Molex多數產品的標準塗覆層
改善抗腐蝕性和可焊接性
用於較低檔次產品
金
用於高檔次產品
極好的抗腐蝕性
價格昂貴(有選擇地電鍍在接觸區域的關鍵部位)
鈀鎳
(表面鍍薄層金)
比金便宜
薄鍍金改善抗磨損性能
比金難電鍍
鎳
用作電鍍的屏障層
連接器往往是多插針和座孔的,因此必須保證插腳對號入座,如果操作人員疏忽,應不能插進去,以防插錯或插反,造成電路事故。
這個問題通過所謂的定位裝置或鍵可以解決。
這兩種方法在技術上是有差別的,但Molex不區分兩個術語。
下面具體介紹一下塑膠座體保證唯一地對號插接的例子(見下圖)。
從技術上說,方法1是定位,方法2是鍵,而方法3是定位和鍵的組合。
但Molex不區分。
都是為保證連接器的兩半部正確對接。
接觸腔孔的斜角保證保證了只有一種插入交合方式。
電路標識
因為連接器總是有許多的電路引腳,必須有辦法使用戶能夠正確認出電路的引腳號碼。
下圖介紹兩種常用的電路引腳號碼識別方法。
左側的座體用一個三角形指明電路引腳計號起點。
此方法非常通用。
右側的座體用標注電路引腳具體編號"
指明計號起點。
第三課端接方法
連接器中使用的端接方法
壓接
絕緣替代
1連接器中使用的端接方法
Molex使用8種端接方法。
下表摘要介紹各種方法。
端接法
波峰焊
焊錫熔結在金屬表面上,但不熔化基底金屬。
是一種經濟、快速和具有長期可靠性的技術。
波峰焊屬於自動加工工藝,Molex將它用於大量端子焊接。
所有PCB板
手焊
手焊與一般焊接原理相同。
用於小量生產和維修或更換零件現場等。
小批量
現場維修
樣機試製
壓接是一種端接工藝,把金屬導線(導體)置入卷邊形成的金屬套袖,利用鉗子、壓接器或是自動卷邊壓接器等壓緊,使導線與金屬套袖牢固結合。
端子的一部份壓接導線上,而另一部份則壓固在絕緣體上。
壓固絕緣體會減輕導線承受的應力。
中等批量的線到線或線到板連接
繞接
將分立的實心銅導線纏繞在方截面的引線杆柱(稱繞線柱)上。
方形截面杆柱的棱角可以"
咬進"
導線,改善強度和接觸。
繞接常常用於樣機試製,技術人員便於試驗各種電路方案。
一般有單線繞接(左圖)、兩線繞接和三線繞接。
底板
電信產品
擠壓配合
把插針或杆柱硬性推擠穿過PCB的過孔(通常是電鍍過的過孔)。
可以省去焊接。
有兩種常用形式的擠壓配合插針:
順從性的和非順從性的。
順從性插針具有一個彈性的可壓緊區段,它與PCB板緊緊地卡固在一起。
非順從性的插針是實心的,硬性壓入比它尺寸稍小的過孔中。
絕緣替代
(IDT)把有絕緣外皮的導線擠壓入一個尺寸小於導線直徑的端子槽中,槽口取代了絕緣材料,與導線形成電接觸。
IDT連接器也稱為絕緣替代連接器或IDC。
Molex認為IDT是一種工藝,不是連接器類型,所以我們偏向採用術語"
IDT"
。
Molex擁有"
注冊商標。
大批量
線束(排)
板到板
電纜穿刺
又稱絕緣穿刺或導線穿刺,端子中的金屬矛針或尖頭刺透絕緣而接觸到內部的多股導線。
同IDT一樣,它也省去了焊接。
這種端接方法只適用與脆弱的細多股線,如電話電纜中的芯線。
電話機插頭FFC/FPC
表面安裝
表面安裝時電子器件的焊腳或焊片直接焊接在PCB板上
大批量,高密度的PCB板
2壓接
正確的掌握壓接技術,是保證壓接的連接品質的關鍵因素。
客戶在選用連接器時要作出許多決定。
要考慮許多因素,例如:
電流和電壓的額定值、接合力、線號、端接方法、定位、合格證書等。
但是,即便是客戶全部都作出了正確的決定,客戶的優秀分析和選擇可能毀於品質低劣的壓接。
壓接是現有的最快、最可靠和成本低的連接方法之一。
但是必須正確操作實現壓接。
Molex發現了13種常見的壓接問題,盡力保證在它們的產品中避免出現這些問題。
下面圖中介紹一種壓接端子的各個部份。
導線壓接
提供導線和端子之間的實際電通路。
壓接的高度是保證良好接觸的關鍵。
卷邊形的壓片必須充分壓緊導線,確保良好接觸。
導線束
導線束延伸穿過接觸端左側的導線壓接片的長度是重要因素。
它有助於保證整個壓接片都覆蓋和緊壓在導線上。
但是導線束不應伸入到接觸區域內,露出部份應大約等於過渡區的長度。
絕緣壓接
壓接絕緣外皮可以緩解導線承受的應力。
壓接必須盡可能牢固,還不要割破絕緣外皮。
絕緣外皮位置
它指絕緣外皮在導線壓接片和絕緣壓接片之間過渡區的左側所處的位置。
導線束應和過渡區等長。
喇叭口
是導線壓接片左邊緣的開口。
它是插入線束的進線口。
做成喇叭型是避免鋒利邊緣切割導線。
3絕緣替代
絕緣替代端接(IDT)是一種端接技術。
它把包覆絕緣外皮的導線強行擠入槽寬尺寸小於導線直徑的溝槽中,絕緣外皮被槽邊刃緣所取代(見右圖),形成導線和導電槽壁之間永久性的電接觸面。
端接前端接後
從設備生產的角度考慮,IDT有三大優點:
■客戶拿到手的連接器是已經完全安裝好的,客戶裝配設備時節省勞力。
■適於大量生產安裝,提高勞動生產率。
■可以把多個連接器依次排列安裝線上纜(或排線)上,用於同時連接多個電路部件或電路板(稱為菊花鏈式連接),省去了兩兩相連的麻煩。
如PC機的硬碟電纜。
常見的IDT端子有空槽(blankedslot)端子和成形槽端子。
空槽端子由兩片金屬片(板)組成,溝槽位於片中部(見下圖)。
側面金屬起支撐和加固作用,也有利於散熱。
成形槽端
子是把端子金屬基板經過彎邊形成溝槽的(見下圖),具有高強度。
此外,當連接器連接多
導線(線纜或排線)時需要許多溝槽並列在一起(如下面圖)。
這時也分兩種形式。
一種是饋入端接型,導線的終止端連接在連接器上。
另種是饋通端接型。
饋入型
饋入和饋通型都可以用於菊花鏈連接,即多個連接器安裝在同一公共線纜上。
饋入型將導線在一個連接器處終止,可以用空槽或成形槽,但是不再向其他連接器連接了。
饋通型
饋通型將導線連接在一個(空槽的)連接器後,繼續接向其他的連接器。
饋通型連接又稱菊花鏈方式.
IDT比壓接的優點是:
■它不需要剝電纜外皮、插入和壓接三步操作,只有一步操作,有利於大生產提高效率;
■端子總是正確對位安裝在座體中;
■端接過程中不易損壞接觸部份;
■裝線時不需要專門裝具。
IDT比壓接的缺點是:
■需要預先裝線
■溝槽尺寸固定,只能用於一種尺寸導線,因而必須生產幾種尺寸的IDT連接器。
第四课1级:
组件到板连接器
1插座
Molex公司不生产0级连接器,因为0级是指IC芯片本身。
但是Molex供应全系列的1级连接器,它们也称为IC组件连接器或是IC插座。
插座是一种永久性的可插接互连部件,用以将组件连接到PCB板上。
IC插座本身需要焊接在PCB板上,或是通过绕接、挤压配合或表面安装等方法固定在PCB板上。
Molex大量生产多品种的IC插座,并有如下特点:
■座架可以是实心的,也可以是开放框架的
■插座装在狭长的塑料卡管中,该管易于折断成不同尺寸。
■引脚间距通常为0.100英吋和0.050英吋,符合当前IC引脚间距现状。
■容许更换或升级IC组件
■非表面安装的插座可以使用预装在座体上的托脚或小衬垫,提升插座使之稍离PCB板表面。
■针栅阵(PGA)插座可以比塑料载体工作在更高的温度下面具体介绍Molex生产的各种插座及各自特性。
双列直插(DIP)
此表中前3种插座:
DIP,SIP和ZIP是为满足IC组件封装的基本标准形态:
双列直插,单列直插和交错直插式而设计的。
DIP插座广泛使用于电路板有效面积限制不苛刻的场合。
DIP插座通常沿其长边两侧分布有6至64个引脚。
单列直插(SIP)
SIP插座可以同单列直插组件配用,或是两条成对与一个双列直插组件配用。
它适用于几乎任何尺寸的组件。
它的轮廓尺寸小,能够节省PCB板的有效面积。
交错直插(ZIP)
ZIP组件可以显著节省PCB板的有效面积,因为这种组件垂直而不是平行于PCB板安放。
两个ZIP与一个DIP占用相同的面积。
针栅阵(PGA)
PGA插座容许每平方英寸的PCB板面积上安排最大数目的引脚。
最多可达1800个引脚,但实际的典型引脚数为100至200个。
目前奔腾处理器都采用这种插座。
又称钉床式插座(bedofnails)。
PLCC芯片载体
芯片载体是高性能、小轮廓方形或接近方形的插座,连接触点在其内部所有四个侧面。
作为DIP插座的后继者,芯片载体已经在工业上普遍应用。
它比DIP插座更加有效地利用PCB板的面积。
芯片载体有几种类型,如:
有引线陶瓷(LCCC)的、无引线陶瓷(LLCC)的和有引线塑料(PLCC)的。
Molex生产PLCC的。
它们的产品系列有
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