电连接器基础知识及在手机上的应用黄金亮.docx
《电连接器基础知识及在手机上的应用黄金亮.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《电连接器基础知识及在手机上的应用黄金亮.docx（24页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
电连接器基础知识及在手机上的应用黄金亮
电连接器基础知识及在手机上的应用
黄金亮
2005-1-28
序言：
各位好！
应陈总要求，今天与大家做技术交流，和大家一起全面了解连接器的基本知识及在手机上的应用，希望能对您们工作有所帮助。
今天讲座的详细内容在文档中，我只做概要的说明，大家可以抽时间详细阅读，给大家留更多的时间做相互的沟通，希望大家根据每个人的不同情况提出问题，做互动交流。
市场是企业的前沿，一方面需要将企业现有的产品推向客户；另一方面需要全面、准确、及时的收集客户需求，传递给企业的设计、制造、管理部门，达到不断优化现有的产品，推出新的产品，更好的满足客户需求。
市场工作包括技术和商务两个方面，具备一定的技术知识，才能更好的与客户进行交流。
今天讲的内容有以下几个方面：
连接器基本知识、电子设备和连接器应用基本知识，手机和连接器应用基本知识。
目录
一、引言3
1.1连接器3
1.2通讯电子设备3
二、连接器的基本知识3
2.1电接触的基本概念4
2.2连接器的主要参数4
2.2.1电参数要求5
2.2.2机械参数要求5
2.2.3环境参数要求5
2.2.4端接技术要求5
2.3连接器的基本结构6
2.3.1工作结构说明6
2.3.2外形结构说明7
2.4连接器应用知识8
三、连接器的分类9
3.1按照接续信号形式的连接器分类9
3.2按照电子设备完成电连接功能分类10
3.3按照端接技术10
四、连接器技术现状和发展12
五、电子设备介绍（简述）13
5.1通讯电子设备分类13
5.2电子设备基本构架13
六、电子设备连接器的使用状况（简述）14
6.1电子设备完成电连接功能常用连接器14
6.1.1射频连接器15
6.1.2单、背板连接器15
6.1.3单板内IC插座16
6.1.4D系列连接器16
6.1.5电话连接器17
6.1.6单板内低频连接器器17
七、手机及其连接器17
7.1输入/输出（I/O）接口连接器18
7.2内部连接器19
八、结束语20
九、附件：
20
一、
引言
在电子设备中连接器的价值约占客户销售额1~5%。
不同的电子产品，不同的阶段，这个数据是变化的。
手机连接器价值与客户销售额的比例希望您们能做动态统计，这个数据是做市场的一个重要数据，可以准确的判断手机连接器产品的市场容量。
关注客户，满足客户的需求是企业生存和发展的基础，客户分工细致，连接器选择和使用一般经过研发设计选型、管理人员认证管理、招标采购、来货验收、生产使用五个环节，每个环节的职责各有偏重，各个环节对我们的要求各有偏重，我们要充分了解各个环节需求，提供全面、高质量的服务。
具备连接器的基本技术知识、连接器的应用知识，电子产品基本知识、电子产品客户对连接器的选用和管理知识，这样，才能更好的推广产品，服务客户。
1.1连接器
连接器分电连接器（电信号）和光连接器（光信号），一般情况下，所说连接器都是电连接器。
连接器是机电元件的一个大的分类，通过机械动作来完成电路的通断，广义上包括电连接器、接线端子、插座。
在电子设备中组成电连接系统。
连接器技术上包含机械、电子、电气三个方面的专业知识，经过了60多年的发展，标准性差，品种多，应用过程中与电子产品的结构、生产工艺有密切的关系，产品向高密度、高速率、小型化发展。
1.2通讯电子设备
通讯电子设备实现语音、文字等信息转换、处理、传输、接收，保证人们的信息交流。
工作过程：
通过终端设备（手机发送部分）将信息转化成电信号，通过交换设备（交换机）实现信息的切换、连接，通过传输设备实现信息传递，通过终端设备（手机接收部分）将电信号转换成信息。
通过工作过程，通讯设备分为终端设备（手机、PC机）、交换设备（交换机）、传输设备（SDH、DWDM）。
也可以分为有线设备、无线设备、终端设备。
二、连接器的基本知识
电连接器的作用就像人体的关节一样，人体的关节将人的四肢、躯干等各个部分将有效的连接起来，保证人成为一个有机的整体；电连接器将电子系统的各个硬件模块有效连接起来，保证电子系统的完整性和运转。
没有电连接器，也就不存在电子系统。
连接器自身与机械、电子、电气技术有关，在应用过程中与电子产品系统的设计、硬件、测试、工艺、结构有关，与电缆、PCB、IC等所有与它形成电连接关系的产品有关。
以上任何技术和行业的变化都会对电连接器产生影响。
电连接器是通过机械动作来完成电路的通断，广义上包括电连接器（手机I/0数据连接器）、接线端子、插座（手机SIM卡座）。
在电子设备中组成电连接系统；
电连接器是电子产品实现模块化设计、生产的关键元件，电连接器完成电子系统中（除元器件内部电连接以外）的所有的电连接功能，连接器的应用保证了电子系统模块化设计、生产得到实现。
保证电子系统的电连接。
影响电子产品的维护、扩容、升级。
应用过程中与电子产品的结构、生产工艺有密切的关系。
连接器的正确使用，可以提高生产效率、节约生产成本、提高整机组装合格率、降低维修成本。
连接器基本性能包括电性能、机械性能、环境性能、端接技术四个方面，同时包含客户系统设计、硬件开发、结构、工艺、生产制造各方面关注的参数、数据。
向客户推广连接器，保证互换使用，不但需要考虑连接器的基本性能，还要考虑关联的其他元器件、工艺、制造等行业，同时需要了解客户的使用历史习惯。
在客户内部，连接器的选用始终没有得到足够的重视，多数客户将连接器作为一种结构件选用，有很大的随意性。
这是造成连接器标准性差、品种繁多的根本原因（比如AMP有十多万个品种）。
实际上，任何人不可能也不需要对各个厂家的每个规格的连接器都做非常详细的了解，就像学习数学、物理一样，只要扎实、全面的了解基本概念、理论，能够灵活应用，就能应对各种考题。
同样，只要掌握连接器的基本知识，在工作中灵活应用，不断学习，就能解决工作中遇到的各种问题。
但作为市场人员详细了解自身和竞争对手的产品，了解客户的需求是必须的。
2.1电接触的基本概念
连接器是通过机械动作来完成电路的通断。
电接触和电绝缘是连接器的两个基本性能。
两导体（在连接器上体现插针、插孔）在机械力的作用下相互连接。
叫“电接触”，这两个以接触为目的导体叫“接触对”。
“接触电阻”是指接触对间在接触面产生的电阻，它是连接器的重要技术指标，接触对是否可靠，本质上是指其接触电阻是否稳定。
接触电阻由收缩电阻（定义）和薄膜电阻（定义）组成。
影响接触电阻的因素有以下几个方面：
1、接触压力大小有关（塑性变形、膜的压破、压力与接触电阻曲线、5g）；
2、与接触对的几何形状、材料有关；
3、与接触对通过电流的大小有关（瞬间冷态大电流，可以烧去表面膜）。
接触对的材料以铜及其合金为主（因为具有不导磁，良好的导电、导热特性、便于加工），根据不同的要求，表面镀金、银、镍、锡铅合金等（分别满足导电、防护、端接要求）。
接触对的形式分为点接触、线接触、面接触（举例连接器、接触形式与电流的关系）。
工艺因素（加工精度、光洁度、电镀、热处理）直接影响接触对的电性能
2.2连接器的主要参数
连接器的各种技术要求应高于电子整机的技术要求，符合硬件设计、制造的要求，附件一（移动手机标准）是可以详细说明手机整机的硬件功能要求。
一般来讲，连接器有以下技术参数。
1、接触电阻：
接触对电阻的大小、稳定性（符合要求并且稳定最重要）；外壳接逢之间电阻（一般忽略，射频连接器、有屏蔽要求的连接器需考虑）。
2、接触对的容许电流，指能保证正常通断的负载电流，即额定电流，与材料、导热、接触电阻有关。
3、绝缘电阻，指接触对之间或接触对与外壳金属之间的电阻，绝缘材料决定、漏电流、信号干扰。
4、击穿电压，指相互绝缘部分的耐压，与绝缘电阻的区别，是考核电气安全性，一般成正比。
5、特性阻抗和驻波比，专指高频连接器的匹配特性
6、接触压力、插合力、分离力
另外，还有操作力、操作力矩、机械寿命。
机械性能、耐环境指标。
更详细说明见附件二（连接器各个方面参数指标汇总），此表可以做两个方面的用途，一是在向客户推广现有产品时，需要向客户全面、准确介绍自己的产品，与客户需求做比较，判断现有产品能否满足客户需求。
二是了解客户新产品的需求，全面、准确、及时将客户需求信息传递给公司的设计、制造和管理人员，保证新产品开发、制造一次成功，避免反复，提高效率和节省成本。
希望此表能在各位使用过程中得到不断完善，更符合实际工作。
连接器各种参数可以按照电参数、机械参数、环境参数、端接技术划分，一般都有相应的产品标准做出明确的要求和规定，通过IEC60512（GB5095）来测试验证和保证。
2.2.1电参数要求
电参数要求包括：
接触电阻、额定电流、额定电压、耐电压、绝缘电阻，高频连接器的特性阻抗、高速率连接器的传输要求（眼图），电磁干扰屏蔽效果等。
2.2.2机械参数要求
连接器的实际外形尺寸必须满足使用时给连接器预留的空间，含操作所需空间。
连接器向小型化发展，使连接器接触对的间距成为重要的因素，接触对间距的大小直接影响接触对的牢固性、额定电压、耐压、绝缘电阻,增加制造工艺难度，加大生产成本。
还需考虑下面的机械参数。
1、接触压力（与插和、分离力相关）
2、插和次数（机械寿命，一般分50、250、500、1000，手机内部连接一般取50次）
3、插和、分离力（45N人机操作分界）
4、冲击、振动选用连接器需符合预期的要求（引起绝缘安装板裂纹、连接器端接处断列、插合振动分离）插头、座选择合适的锁紧方式。
要求较高（车载、机载）（罗纹、卡口、推拉、推拉自锁、箱扣），手机连接器指标可查阅整机标准，要求不低于整机标准。
5、导向和定位（插和过程，头座接触（导向保证定位），进一步插和（定位保证针孔接触对良好结合）
6、安装方法前、后安装，安装紧固方式（铆钉、螺钉等）
2.2.3环境参数要求
环境参数对连接器影响显著，选用连接器需符合预期环境参数的要求。
1、环境温度：
连接器所用金属和绝缘材料决定环境温度（高温，绝缘材料破坏，绝缘电阻降低，金属加速氧化，镀层变质低温绝缘裂纹、起层，金属脆化-65~200度）
2、潮湿或有水：
考虑使用密封连接器（>80%湿度，易引起电击穿，绝缘材料长期吸收水分并扩散，性能下降）
3、大气压气压过低，绝缘材料性能变差，易击穿。
4、盐雾、霉菌引起连接器金属、绝缘材料、镀层性能下降，连接器性能降低。
2.2.4端接技术要求
连接器端接方式有：
焊接、压接（弹性变形压接、塑性变形压接、夹持压接）、绕接、（单芯电缆有一定强度、缠绕引脚）绝缘刺破（带缆专用，发展多芯电缆）、接线螺钉（电源端子与导线的连接）；端接技术应符合使用现场条件（焊接不宜野外操作、现场布线，压接比较便利），准备相应的工具、工装。
2.3连接器的基本结构
连接器标准性很差，品种繁杂，命名没有规范，但可以从连接器的功能和外形结构两个方面来总结连接器的本质和共性，达到统一语言，提炼出共性。
2.3.1工作结构说明
连接器的功能是：
通过机械动作来完成电路的通断。
其中，接触对完成电路接通功能；绝缘体完成电路间断开的功能，机械动作是完成电路通过的外部条件。
根据功能分工，任何连接器都有三个主要部分，接触对（完成电路接通功能）、绝缘体（电路间断开的功能）、外壳（提供机械动作保证），个别的连接器因特殊情况，结构相互重叠或替代。
1、连接器的接触对
接触对由插针、插孔（都叫接触件）组成，按结构形式分为针孔式、音叉式、弯曲簧片式，可靠性要求比较高的有线簧孔，柔性插针、冠簧孔、无级性插针。
任何接触对都包括导向部分、接触部分、安装部分、端接部分。
如下图
2、连接器的绝缘体
主要作用是支持和固定接触对，使接触对互相绝缘，安装连接器的附加装置。
欧式连接器特殊情况是绝缘体代替外壳功能，外壳在结构上消失。
3、连接器的外壳
主要作用是机械、环境的防护、屏蔽；支持安装绝缘体；头座的连接和分离；安装固定连接器；固定电缆的引入端。
2.3.2外形结构说明
对任何一个连接器完全可以从外形上揭示连接器的本质和共性，可以从头部、安装、尾部、外形形式、使用方式五个方面来详细具体说明
1、头部
头部的描述说明连接器的标准性和互换性，同时说明接触件的形式和个数；见下图举例
2、安装
说明连接器与其他机械结构件的安装方式，比如法兰安装，螺纹安装、前面板螺钉固定、自由无安装等；见下图举例。
3、尾部
表明端接物体以及端接方式；
连接器端接物体只有PCB或电缆；
连接器端接方式有：
焊接、压接、绕接、接线螺钉，在参数中已经详细说明
见下图举例
4、外形形式
依据连接器的安装轴线与操作轴线确定，安装轴线与操作轴线垂直称弯式连接器，安装轴线与操作轴线重合称直式连接器。
见下图举例
5、使用方式
依据连接器在使用过程的状况确定，被动、固定的连接器称插座（标准称固定连接器），主动、活动的连接器称插头（标准称自由连接器）。
见下图举例
比如：
BNC（头部描述）直式（外形形式）法兰安装（安装）电缆压接（尾部）插座（使用方式）（孔）（接触件形式）；
A型（头部描述）110芯（接触件个数）弯式（外形形式）PCB压接（尾部）插头（孔）（接触件形式）
2.4连接器应用知识
从各式各样的连接器中选出符合要求的，对客户是一件复杂的工作；向客户了解连接器各个方面的需求，并能判断自己的现有产品是否满足客户需求或能否重新制造满足客户需求的产品，也需要做大量的工作。
大部分客户的设计和认证人员对连接器了解不全面，在这种情况下，要求我们的市场人员不但要具有一定的连接器知识，还需要有一定的连接器应用知识，对客户的产品设计、制造有一定的了解，以保证能帮助使用客户正确的选择连接器，同时也要避免由于客户不正确的使用而产生的质量问题，保证客户能够正确的应用连接器。
连接器的应用一般需要考虑以下方面的问题：
序号
项目
序号
项目
1
产品名称
1
外壳屏蔽
2
规格型号
2
电缆固定
3
生产厂商
3
维护要求
4
需要资料
4
使用环境
5
采购预期
5
环境温度
6
交货周期
6
腐蚀环境
7
连接类别
7
大气压力
8
配接电缆
8
环境湿度
9
接触对数
9
盐雾
10
PCB板厚
10
运输环境
11
镀层材料
11
密封要求
12
基体材料
12
存放寿命
13
特性阻抗
13
振动、
14
电磁屏蔽
14
冲击
15
所占空间
15
锡焊温度
16
尺寸极限
16
锡焊时间
17
接触对间距
17
工作最高温升
18
固定方法
18
端接方法
19
机械寿命
19
端接设备
20
接触压力
20
符合标准
21
总插和、分离力
21
色彩优选
22
产品使用寿命
22
材料优选
其它要求
其它要求
不同客户对连接器了解深度不同，提出的需求项目多少不同，作为连接器市场人员，应充分了解客户的明确和隐含需求，全面把握客户需求，才能帮助客户解决选型使用的问题。
上表中的项目可以划分四个个大类：
电参数、机械参数、环境参数、端接技术，四个大类的汇总就是一个连接器的技术标准。
要注意设计各种性能指标符合性，标准的符合性，各品牌差异性，保证互换，封装尺寸兼容。
工艺生产的符合性，插装PCB孔设计符合要求，考虑PCB孔、厚度，保证可焊性；贴片连接器，满足贴片机需求，提供吸附平面，编带包装，定位、温度、焊盘设计的符合性，禁止手工焊接污染；压接工具及对PCB孔的严格要求，与电缆相接电缆的匹配性，工具使用正确性，
物流环节是ISO9000没有覆盖到的方面，也是连接器厂商出现质量问题最多的，包装符合规模生产的周转和取放。
三、连接器的分类
连接器品种繁多，考虑不同的方面可以产生不同的分类，依据连接系统传输的媒质分光连接器、电连接器，电连接器分为连接器、接线端子、插座，接线端子相对简单，各种IC、继电器、电子管插座与元器件的结构、封装方式密切相关。
依据传输电磁波频率分可以分为低频连接器、高频连接器、高速连接器。
依据端接物体分PCB连接器、电缆连接器；依据客户使用行业分为PC、手机终端、通讯设备、消费电子、军用、汽车、船舶等；依据在电子设备电连接系统中所处的位置和完成功能分为单板内连接器、单板与背板之间连接器、插箱之间的连接器、机柜之间的连接器。
随连接器发展，分类界线逐步模糊。
结合连接器在通讯电子设备的使用，连接器的市场推广，主要介绍按照接续信号形式的连接器分类；按照通讯设备完成电连接功能的连接器分类；按照安装使用、端接技术的连接器分类。
3.1按照接续信号形式的连接器分类
接续光波信号的光缆、光纤连接器在此不做说明，主要说明接续电磁波的电连接器。
依据传输电信号的频率不同分为高频、高速率连接器，低频连接器、传输功率的电源连接器。
高频连接器包括射频同轴连接器、视频同轴连接器以及各种转换器。
射频同轴连接器是电连接器的一个大类，产品系列以MIL-C-39012为基础性标准。
射频同轴连接器的类型有SMA、BNC、MCX、N、7/16、1.0/2.3、1.6/5.6等许多系列。
低频连接器包括圆形连接器、PCB连接器、矩形连接器、带状电缆连接器、IC插座等
电源连接器是传输功率的连接器，没有单独的形式，一般与借用低频连接器的外形形式。
3.2按照电子设备完成电连接功能分类
手机的板-板直接连接，耳机插座，数据接口等。
通讯设备采用模块化设计，单板是基本的部件单元，依次组成为插箱、机柜、系统。
完成单板内电连接的有低频连接器插座、射频连接器插座，带状电缆连接器插座，各种跳线插座，IC插座，单板内模块平行连接的板-板连接器，卡座等。
其连接方式如下图：
完成单板和背板连接，组成插箱的连接器是通讯设备主要的也是重要的连接器，目前主要使用符合IEC60603-2、DIN41612标准的欧式连接器，符合IEC61076-4-104、IEC61076-4-101标准的两个系列的2mm连接器。
其连接器方式如下图：
完成插箱之间连接，组成机柜的连接器，有两种方式，一种是背板引出，俗称后走线，一种从单板前面板引出，俗称前走线，连接器形式多样，可以是低频、也可以是高频，根据具体要求而定，连接器方式如下图：
完成机柜之间连接，组成系统的连接方式与插箱连接器的方式和种类相同。
3.3按照端接技术
连接器端接物体是PCB和电缆，因此可以分为PCB连接器和电缆连接器两个大类；如下图例
PCB连接器根据端接方式不同又分为PCB压接连接器、PCB焊接连接器（插件、贴片）
电缆有压接、焊接、绕接、夹持方式
四、连接器技术现状和发展
20世纪30年代，机载电子设备快速更换和维护的需要，电子设备必须模块化设计、制造，第一个圆形连接器在AMP公司产生，随后，模块化设计、制造的思想在各个电子、电气领域得到实施，市场的需求促使连接器设计、制造技术得到快速的发展，出现许多国际性大公司；近期电子技术发展正处于一个平台期，正在向宽带化、数字化、小型化突破发展，因此连接器技术也正处于突破的期间。
连接器是电子机电元件的一种类型，它的技术发展与整个电子技术的发展是密切关联的，随电子设备模块化、机柜式电路安装形式的广泛采用，促进矩形连接器、PCB连接器、带状电缆连接器的产生和发展；微波通信的发展，微波集成电路的应用，提出了同轴传输小型化、宽带化的要求，促进了高频同轴连接器的进一步发展。
电子设备在发展过程中不断对连接器提出新的需求，这种需求是连接器发展的原动力，新材料、新工艺的出现为连接器技术的发展提供坚实的基础。
连接器技术向小型化、高密度、多功能、低成本的方向发展。
IC芯片不断向低电压、高速率、高密度发展，原有的以同轴形式传输宽带电磁波的高频同轴连接器占有空间、安装方式方面已经不能适应使用要求，回复到双线传输宽带电磁波的方式，满足高密度、高速率的设备要求，现有的2mm连接器都是因此而产生的。
小型化设备发展，促使设备内的PCBA功能模块由平面向空间发展，因此产生板-板之间平行连接的连接器、PICMG功能卡连接器产生和快速发展。
连接器的电性能向高速率方向发展，分3M、600M、1G、2.5G、5G、10G数字速率，其中2.5G及以上的速率，因发展迅速，没有能形成国际标准，都是各制造商的企业标准。
连接器的端接技术向压接和贴片方向发展，以保证空间体积小、生产一致性、生产效率提高。
连接器小型化，促使连接器的模具制造、加工尤其是装配设备不断提高。
五、电子设备介绍（简述）
通讯电子设备的共同特点是硬件都采用模块化设计，除终端设备外，其结构共同特点是基本单元是单板，由多个单板组成插箱，由一个或多个插箱组成机柜，机柜是基本的整机单元，多个整机组成通讯系统（网络）。
随着社会的发展，人们对信息的需求量不断增大，信息处理和传递量不断增大，因此通讯电子设备向宽带化、小型化发展。
5.1通讯电子设备分类
通讯电子设备实现语音、文字等信息转换、处理、传输、接收，按照国内通讯设备制造商的分类习惯：
交换设备（交换机、GSM-交换机、CDMA-交换机、软交换）、接入设备（光接入设备、DSL、BWA）、移动设备（PCS、GSM-BTS、GSM-BSC、CDMA-BTS、CDMA-BSC）、传输设备（DWDM、SDH-155、SDH-622、SDH-2500、SDH-1000）、电源设备、会议电视设备、监控设备。
5.2电子设备基本构架
通讯电子设备构架基本单元是单板，由多个单板组成插箱，由一个或多个插箱组成机柜，机柜是基本的整机单元，多个整机组成通讯系统（网络）
六、电子设备连接器的使用状况（简述）
典型的电子系统设备中，各种电气连接可分为五大类：
0级元器件外壳之内的连接；电气继电器、固态继电器、IC；
1级元器件与PCB板或导线的连接；传感器（导线连接）、继电器插座、IC插座，
2级单板与插箱连接，欧式、2mm连接器；
3级插箱间连接，带缆连接器，D型连接器
4级机柜与机柜间的连接。
D型连接器。
圆形连接器
上述五级连接概括了现代电子系统设备所必需的连接形式，完成后四级连接所需的元件就是连接器。
正是连接器的使用，使电子设备模块花、积木式结构得以实现。
6.1电子设备完成电连接功能常用连接器
连接器在通讯设备中所占价值不多，但由于连接器的使用与结构有密切的关系，直接与设备的维护、扩容、升级有密切的关系，所以一旦选定一种方案很难进行更改。
6.1.1射频连接器
射频同轴连接器是电连接器的一个大类，通过插头、插座的机械啮合和分离实现射频电磁信号、射频电磁能量的接续，射频同轴连接器的设计、生产、应用均符合射频同轴传输线的传输理论。
射频同轴连接器与射频电缆共同完成电子设备内部部件之间及设备之间射频回路的连接，保证射频电磁信号、射频电磁能量的传输，产品系列以MIL-C-39012为基础性标准。
按照IEC相关标准执行，标准仅规定产品的头部配合尺寸、各项电性能参数和机械性能参数。
每一产品详细的结构形式、主要尺寸、使用环境、各项电性能和机械性能参数、特殊技术要求等，都按相应产品标准规定。
射频同轴连接器的类型有SMA、BNC、MCX、N、7/16、1.0/2.3、1.6/5.6等许多。
使用要满足头部配合界面的要求和尾部端接的要求，基本电性能要求匹配阻抗、频率范围、电压驻波比等。
射频同轴连接器完成的功能
升级会员 