连接器规范和测试要求,以及连接器使用四大注意要点

发布日期:2019-06-29 浏览次数:646

电连接器是电子工程技术人员经常接触的一种部件。其作用非常单纯: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。电连接器在器件与器件、组件与组件、系统与系统之间进行电气连接和信号传递,是构成一个完整系统所必须的基础元件;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,人们总会发现有一个或多个连接器。
此款为M8 4Pin 直头传感器连接器,2芯-8芯.jpg

电气特性是连接器实现连接功能的主要特性。确定连接器的电气特性,以保证连接器满足连接功能。连接器的电气特性有:

1. 接触阻抗(Contact Resistance)

目的:维持连接器在使用期限内的接触阻抗,以减少信号和能量在传输过程中的损失或衰减。

测试方法:EIA-364-23 (EIA-364-06) or MIL-STD-1344A,3004.1。

测试要点:a. 测试电流/电压100mA@20mV,被测试连接器(连接系统)无负载。

b. 测试电流为低电流是为了避免接触阻抗受到端子(导体)热电效应影响。

c. 测试电压为低电压是为了避免端子(导体)之间接触界面绝缘薄膜被击穿和熔化。

规范要求: 一般要求50m?(initial);100m?(final,即在寿命测试或环境测试后)。

定义接触阻抗此参数是为了减少信号和能量在传输过程中的损失或衰减,电流就像水流一样。阻力越小,能量的损失和衰减就越少。

就连接器的接触处而言,影响其阻抗大小的因素有正向力(对于弹性接触结构而言),接触环境,如端子(导体)的表面粗糙度,表面处理方式(如电镀的金属特性和致密性),端子与端子(或其他导体)的结合方式(是焊接or铆合or弹性接触等)。

从电学理论角度来说,接触阻抗为C点绿色圈接触处的阻抗;在客人使用角度来说,连接器提供A点到B点的导通(连接),所以客人要的阻抗应包含从A点到B点的所有导体本身的阻抗和接触处的阻抗(包括焊接、铆合等接触方式) 如图一示。

耐电压(Withstanding Voltage)

目的:确认两导体(或两回路)之间的绝缘介质(包含气体)及其间距是否适合和足够,以确保连接器在开关冲击电压或意外过载(一定时间内的过电压)状态下能维持正常功能,确保安全性。

测试方法:EIA-364-20 or MIL-STD-1344A,3001.1。

测试要点: a. 一般,测量点放在距离最近的两导体(或两回路)之间,或指定两导体(或两回路),必要时测量每两导体(或两回路)。

b. 测试电压可用AC (60Hz; sine wave ; 有效值=0.707*峰值) or DC。

c. 负载速度:500V/second;持续时间:60second。

d. 在要求测试电压下出现击穿(火花)或漏电流大于5mA为不良。

规范要求:手机连接器一般为100VAC Min./minute。

定义耐电压此参数是确保连接器在过载电压下的安全性。避免意外过载下产生短路,导致火灾等意外事故。

测试结果和许多因素有关,包括测试环境,如气压、湿度;测试时的作用压力、作用频率和持续时间、电极形式;测试电压的频率&波形;产品几何结构(和应力作用);两导体(或两回路)间介质条件和间距等等。

耐电压值一般设定为工作额定电压的3倍或为击穿电压的3/4, 针对手机连接器而言,100VAC Min./minute已能满足要求。

绝缘阻抗(Insulation Resistance)

目的:确认连接器中两导体(或两回路)间维持足够高的阻抗以防止产生足以影响信号(特别是高频传输)和能量传输的弱电流。

测试方法:EIA-364-21 or MIL-STD-1344A,3003.1。

测试要点: a. 一般,测量点放在距离最近的两导体(或两回路)之间,或指定两导体(或两回路),必要时测量每两导体(两回路)。

b. 测试电压等级有DC 100V,500V,1000V,1500 V;依产品功能需求确定 。

c. 持续时间:2minutes(如果时间对结果有影响,则需确定测试持续时间) 。

d. 必要时需对测试样品进行清洗,烘烤后再做测试。

e. 测试过程不得有火花或绝缘体被击穿现象。

规范要求:手机连接器一般为100M? Min.。

定义绝缘阻抗此参数是为了减少弱电流对信号╱能量传输的影响。

绝缘阻抗在高阻抗回路影响特别大,借以绝缘阻抗值可确定热电效应、电磁感应等产生的弱电流。测试电压一般为产品的工作额定电压。测试环境如压力、温度、湿度会对结果有影响。
M12 直头防水连接器M12 4pin 直头、母头。.jpg

二、机械规范要求

连接器在使用过程中会作用力产生,确定连接器的力量要求,保证连接器能稳固连接。连接器的机械特性有:

1. 插拔力(Mating and Unmating force)

目的:确认连接器在使用过程中产生的力量足以维持连接器功能和适合消费者的手感。

测试方法:EIA-364-13 or MIL-STD-1344A,2013.1。

测试要点:a. 测试对像为整个连接器,full ass'y。

b. 测试作用轴为连接器正常使用的方向。

c. 除非特别指定,测试速度定义为25.4mm/minute。

规范要求:a. 插入力一般设定最大值。 (35N Max.)。

b. 拔出力一般设定最小值。 (7N Min. initial;3N Min. Final),也有客户要求设定最大值。

定义插入力是为了适合消费者的手感,定义拔出力是为了保证连接器在收到意外力的状况下保持连接,不产生因意外力量使两连接产品脱离而发生断信。

插入力为互相匹配的两个连接器从完全分离到工作状态所产生的力量;拔出力为互相匹配的两个连接器从工作状态到完全分离所产生的力量。插拔力是消费者在使用产品的时候产生,只是有对接端(io/plug,jack/plug)方会产生插拔力,一般无对接端的,如battery/sim conn.不定义插拔力。 (参考图二)

测试过程产出的力量曲线图包含很多资讯,可以从力量曲线图上了解到连接系统在插拔过程中的应力状况,找出异常点进行设计改善。

2. 锁紧力(Locking force)

目的:确认连接器在使用过程中受到意外状况(力量)下,接触界面不分离,以确保意外状况(力量)下的功能。

测试方法:N/A。

测试要点:a. 测试对像为整个连接器,full ass'y 。

b. 测试作用轴为连接器正常使用的方向。

c. 除非特别指定,测试速度定义为25.4mm/minute。

规范要求:一般设定最小值(30N Min.)。

锁紧力为锁紧机构仍在作用的状况下硬使互相匹配的两个连接器从工作状态到完全分离所产生的力量 。此测试为破坏性测试,对于自锁或半自锁系统中的锁紧力等同于拔出力。

3. 保持力(Retention)

目的:确保连接器在制造或使用过程中接触端子(导体)的状态(位置),避免外力(如制造过程焊线时的拉扯;SMT过程的热变形力量;插拔时的力量,使用过程冲击或振动产生的力等)使接触端子(导体)偏离工作位置,导致连接功能丧失。

测试方法:EIA-364-29 (EIA-364-05)。

测试要点:a. 测试对像为整个连接器,full ass'y

b. 测试作用轴为连接器正常使用的方向(端子组装的反方向)。

c. 除非特别指定,速度为25.4mm/minute。

e. 为破坏性测试。

规范要求:一般设定最小值(4.9N Min.)。

定义端子保持力是为了确保端子(导体)固定在塑胶内,已组装在塑胶内的端子在制造过程中(如焊接/产品搬运过程中的拉扯/SMT过程)和使用过程中(如公母对插过程,或产品受到振动和冲击)均会收到外力作用,所以端子和塑胶的保持力必须足够,不会使端子在受到意外力后产生退PIN,导致连接中断,连接功能失效。 (参考图三)

4. 正向力(Normal force)

目的:维持连接器在使用过程中的正向接触应力,以确保连接器在使用过程中保持足够低的接触阻抗和磨擦;确保连接功能(不发生瞬断)。

测试方法:N/A。

测试要点:a.系统中弹性接触件在工作状态下产生的正向接触应力。

b.除非特别指定,速度为25.4mm/minute。

规范要求:一般定义在60-150gf之间(工作期限内)。

定义弹性端子正向力是为了维持足够低的接触阻抗和避免产品在使用过程中受到振动或其他意外力而产生断信。正向力是指使弹性端子从初始状态到工作状态所需的力量(参考图四),必须确保连接器的正向力在寿命测试或环境测试前后保持足够。

端子正向力和接触阻抗之关系,呈类倒数关系。正向力增大,接触阻抗减少,当正向力增大到60gf时, 接触阻抗减少的幅度变得非常小。另外,正向力越大,接触过程产生的摩擦力就越大(f=F*u;f----摩擦力,F----正向力,u----摩擦系数),对接触界面的磨损就越利害,因此一般正向力定义不超过150gf。 

电源连接器一般由插头和插座组成,其中插头也称自由端连接器,插座也称固定连接器。通过插头、插座和插合和分离来实现电路的连接和断开,因此就产生了插头和插座的各种连接方式。这个是很多操作员都了解的,下面主要针对在使用的注意情况作解析:

1、 端接

1)电源连接器端接时,应严格按照相应的端接规范或要求进行端接和检查,并按对应的接点序号进行端接。选用的电缆、导线间的最大绝缘层厚度应与接触件间的距离匹配,电缆线芯与接触件接线端匹配,当在接触件间跨、并线时,应考虑多股线芯绞合的直径,且禁止在接触件压接孔间进行跨、并线处理;

2)焊接时,应根据裸线直径选择相应功率的电烙铁,每个接触件的焊接时间一

般不超过5s,应注意不能让焊剂渗入绝缘体,以免造成产品绝缘电阻下降;

3)清洗电源连接器时(包括接触件的清洗),可使用蘸着无水乙醇的绸布进行,晾干后使用。不允许使用对电源连接器产生有害影响的丙酮等化学溶剂;

4)电源连接器处于非插合状态时,必须分别加盖配套的防护盖或采取其它防尘措施。

2、 插接前检查

1)电源连接器的型号、代号、编号、插接位置与方向应符合设计、工艺文件要求;

2)尾罩无松动、绑口无脱落;

3)尾罩口的电缆束或导线无折死弯、外皮无破损;

4)屏蔽皮接地线无断裂、接外壳的焊片无松动;

5)电源连接器外壳及对接口应无变形、无裂纹、无螺纹磨损、紧固件无松动或缺损、镀层无脱落;

6)锁紧装置应完整无损;

7)有密封圈的电源连接器,密封圈应完整无损;

8)接口内(绝缘体表面、插孔内)不准有多余物;

9)插针和插孔不应歪斜、变形等缺陷;

10)插针根部的绝缘体表面不应有破裂或隆起及脱落的金属碎屑;

11)插针和插孔不应有明显的退缩或突出现象,与同一平面的正常插针、插孔比较,其退出或突出的距离一般应不大于0.5mm,否则应检查此插针或插孔是否装配到位或后缩;

3 、插拔操作

1)插接前,应确认待插接的插头与插座的代号、接口的“形状”、接口处的“定位键和槽”、“定位色标”、“锁紧卡钉和卡槽”、“定位螺杆和螺孔”是否对应一致,并准确定位;

2)电源连接器推入或旋入过程中,应将插头与插座的对接面平行对准并扶正电缆或导线后,再沿轴线方向将锁套轻轻推入或缓慢旋入到位并锁紧。如发现两对接面歪斜、定位不准,手感较紧超出正常用力或有阻碍等异常感觉时,应停止操作,沿轴线方向向外拔离并进行状态检查,在故障排除后,再重新进行插接。允许使用专用辅助工具进行插拔;

3)在拧紧插头或插座的尾罩时,尾罩出口电缆或导线不能转动;

4)盲插时,推荐使用光照和可视功能设备(如微型摄像头或内窥镜和监视器等)对盲插过程进行监视。在无光照和监视设备条件下进行盲插操作,应用手指摸清楚待插接接口的对应特点,然后插接到位并锁紧;

5)在锁紧操作中,凡发生或发现不能正常锁紧的,应及时拔离后进行检查,检查无误后再按规定进行插接和锁紧;

6)对于粗硬电缆的电源连接器,应对电缆进行固定,防止电缆下垂导致电源连接器无法拔离和损坏;

7)电源连接器插接并锁紧后,应保持其尾罩出口电缆成自然伸展状态,电缆弯曲的起始部位一般应离开尾罩出口30mm以上。除另有规定外,弯曲时,电缆的内弯曲半径一般应不小于电缆外径的4倍;

8)电源连接器插拔时,应握住其本体进行插接和拔离,不允许抓住尾罩外的电缆或导线进行操作。

4 、测试

1)在进行电缆或电子设备测试时,探针应符合要求,严禁使用表笔或铜丝直接进行检测,防止将电源连接器的插孔捅大或损伤内壁或将插针碰歪;

2)测试电缆与电子设备上的电源连接器插接测试前,应先检查测试电缆上的电源连接器(插头和插座),凡有外形损伤、插针(孔)锈蚀、插针歪曲、插孔变形、尘土污染、导线断裂、屏蔽皮断丝的不能插接;

3)测试过程中的电源连接器的插拔操作,一般应在断开电源静止不小于3min后进行,禁止带电插拔;

4)在型号、产品电性能测试完成后,如果电源连接器长期不分离,应按设计与工艺文件的要求,对电源连接器打保险,打保险时不能松动电源连接器的锁紧装置。

5 、贮存

电源连接器应贮存在-10~+40℃,相对湿度不大于80%,周围没有酸、碱和其他腐蚀性气体的环境中。

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