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连接器理论基础手册

第十三章　　连接器类型

13.1 总述

电连接器类型可以从不同的角度划分。一种方法是互连络标准（LOI），这是根据连接器所应用的系统来划分的。根据连接的设计特点也可以定义分类方法。从可分离的界面角度考虑，连接器通常可分为pin/socket或post/receptacle两种连接器。由所使用的永久性连接技术定义连接器较常用的方法是根据电路板和线缆来进行的，其包括﹕板对板、线对板和线对线。根据插座的形状也可将连接器分为矩形的、D-sub和其它。在本章中将对每一种分类方法逐一介绍。

13.2 互连络类型

在种类繁多的出版物里LOI有不同的定义。这里使用的是Granitz的。应该注意到互连络标准定义连接器重要的是根据所接触的那一点，而不是连接器本身。连接器类型根据其连接的功能可能有不止一种的划分。图13.1概要的说明了电连接及电连接类型。

13.2.1 标准1﹕初级连接

所有电子系统的中心是产生基本电功能的电路组件。集成电路芯片是一种典型的例子。其它的例子有电阻器中的电阻组件和晶体管中的半导体组件以及电池中的电流电极。把这些组件连接到线缆或者框架上是连接的第一步或第一种标准。在许多情况下，标准1连接器由冲压，焊接或焊接的复合工艺制成。这种类型的连接器不需要再分。
图13.1 六种连接类型的概要说明
1. 基本电路组件与其包装的连接，如半导薄片和外壳的连接。
2. 电路板和包装的连接，如chip carrier sockets，DIP sockets和开关。
3. 两个或多个电路板之间的连接。最典型的是母/子电路板之间的连接。
4. 次系统和次系统的连接，如电源供应器和相关次系统的连接。
5. 组装体对完整系统的I/O端。
6. 位置上分开的系统与系统的连接，如计算器和打印机或其它接口设备，或者局部网组件。
13.2.2 标准2﹕组件外包装与电路板
第二种标准，用于连接外包装与电路板或者是能够相应插接的基座。外包装与电路板的连接可以通过焊接或者组接来完成。表面组装的Chip carrier sockets证实了这种连接类型可以应用于复杂的大规模集成电路(VLSI)。一种替换套接的传统方法是把电路组件直接焊接到电路板上，但这样脆弱的电路组件存在伤害的危险，同时更换有毛病的或是坏的组件也很困难。

13.2.3 标准３﹕电路板对电路板

接下来的标准３，是用于连接次系统上的两个电路板。当连接器密度（每英寸长度上的端子数目）和工作环境适合印刷电路板边缘作为连接系统的一半时，单片连接器诸如卡缘连接器就可用作连接系统的另一半。双片连接器系统适用于高密度、高稳定性的情况。

13.2.4 标准４﹕次系统对次系统

标准４是指连接一个普通外壳中的两个不同次系统的。板对板连接器，包括堆栈式连接器和线对板连接器就属于这种标准。当机箱中需要不止一个次系统时，装配线览就被经常使用。这种互连络标准包括次系统加装配线鉴之间的连接器。这种装配线览可以是平线、弹性扁平线、或者是不连续的弯曲线。RF装配线览、sing-wire jumpers with terminals、fiber optic links都属于标准４互连接。

13.2.5 标准５﹕次系统对I/O

标准５指连接机箱或者外壳中的次系统和机箱表面或隔壁的输入／输出连接器。这种互连接使用了很多标准４连接的相同技术。但是必须进一步考虑环境保护、屏蔽、方便的插入和拔出、稳定性和兼容性与这种类型的工业标准的联系。

13.2.6 类型６﹕系统对系统

对两个分离的系统进行空间上的连接通常需要装配线览。在数据伟输中最常用的是环形插座和屏蔽线览。在局域网中最常用的是屏蔽或非屏蔽的弯曲多对线览。这种类型也包括粗的电源装配线、RF和带状同轴线缆、fiber-optic asemblies和其它能够潢足电的、物理的、外形的互连接需要的产品。

13.2.7 总结

互连接标准的概念有助于确定针对应用于一个系统的连接器应用需要。例如，对连接器在机械和电方面的功能要求，这种标准就不一样。个人定义的互连接标准也在发生变化（训练有素的用户集中于标准2-5，而变通用户则使用标准6），尽管这种情况在一些领域得到迅速改变，诸如普通用户正在努力“升级和维护”的个人计算机上。这种情况可能会影响到如连接器必须提供的极性和组接一样需要的耐用性。电方面的功能要求，特别是信号传输速度更迫切的要求互连络向这种标准靠拢。
尽管每一种电的/电子的系统可以划分为不同的标准，但并不是每一种系统都具备所有的标准。大多数组装在单个电路板上的电子系统尤其这样，在这种情况下类型2-4的划分标准也模糊起来。同时也应该注意到一种连接器可能被用成不止一种标准。

13.3 端子与连接器的类型

端子两个方面可以用于定义连接器类型﹕可分离的界面几何形状和用于永久连接的末端处理技术。

13.3.1 分离界面的连接器类型

可分离的接触界面包括很多重要的决定连接器性能的材料和设计因素，如第三章和第六章所述的那样，同时也会影响到连接器类型。当端子基材金属和镀层系统对连接器的功能产生重要影响时，组接界面的几何形状将决定连接器类型。图13.2出示了两种常见的可分离的端子几何形状。图13.2a出示了一个与对应双接触臂插座端子插接的方形插头端子示意图，图13.2b出示了一个与对应柱形socket端子插接的圆形插头示意图。这种公端子几何形状的不同带来了连接类型的不同。具有正方形或矩形公端子的连接器通常被称作post/receptacle连接器。具有圆形横截面公端子的连接器通常被称作pin/socket连接器，尽管两种插座的几何形状很相似。然而，应该注意到，不同几何形状的插座可与同一种类型的插头连接。
端子基材金属和镀层的选择取决于连接器的使用情况，连接器的使用也会影响到与绝缘本体材料和几何形状有关的连接器类型。通常应用情况下，黄铜或磷青铜基的金属占多数，锡金或者金镀钯的合金也会被采用。插头和插座端子可以用不同的金属来制作，因为插头端子通常没有弹性变形，但是必须有合适的镀层。特别值得一提的是，贵金属加锡不能被使用，因为正如第三章所述的那样，其抗腐蚀退化能力太差。
POST/RECEPTACLE和PIN/SOCKET端子形状广泛应用于多种不同材料和几何形状的连接器插座之中。依据插座几何形状对连接器的划分要到第13.6才讨论。

13.3.2　永久连接及连接器类型

如第九章和第十一章所述的，永久连接可分为两种﹕冶金的(最初为焊接的)和机械的。相反，机械连接根据其是否应用于线缆或线路板进行区分。大多数焊接式连接器是面向PWB的。这种差别又导致以永久连接来描述连接器类别。存在三种类型﹕板对板，线对板，线对线。图13.3提供了每一种的例图.板对板连接器可以是插座这一半直接插在电路板上（13.3A），也可以是连接器的两半都插在电路板上（13.3B），每一种都可以用焊接或冲压的工艺生产。线对板连接器的一半与电路板连接，另一半与导线或电缆连接(图13.3C).IDC和弯曲连接都经常使用这种线对板式的，而在线缆使用中IDC连接最常见。线对线连接器当然是连接器的两半都与导线或电缆连接(图13.3D)。
根据端子成形工艺划分连接器类型也是常用的方法，例如IDC，crimp snap和压入式连接器。然而，更常用的是根据连接器插座的几何形状来划分连接器类型。

13.4　连接器绝缘本体与连接器类型

与端子一样，随着制造材料，几何形状和组装工艺的不同，连接器本体也变得不一样。材料的选择很大程度上依赖于将连接器一体组接于电系统的组装工艺。组装焊接工艺尤其重要。如第十二章所讨论的那样，连接器绝缘本体要求温度的稳定性，这更加需要在装配工作中应用SMT工艺而不是波峰焊工艺。第四章已经描述了SMT对材料的要求。绝缘本体的几何形状是另外的一个问题，它与系统的控制和装配需要有更大的关系。如13.5.5所讨论的那样，许多不同连接器类型的命名来源于绝缘本体的几何形状。

13.5 连接器类型的描述

下面的部分将重点对永久性连接的连接器类型给予一般性描述，并根据连接器绝缘本体的几何形状作进一步划分。板对板连接器将被特别对待，但是线对板和线对线连接器将在一块讨论。

13.5.1 板对板连接器

板对板连接器也被称作PWB连接器。从定义来看，标准3连接属于板对板的，但是一些标准4的连接也是板对板的。这一部分将讨论标准3连接，标准4连接中的板对板连接将在后续部分讨论。标准3连接器必须满足较好的性能需要，因为在高速传输中它们不可避免要起到如12单讨论过的受可控阴抗和串音影响的传输线缆一样的作用。它们又必须满足高密度的需要，因为印刷电路板功能的增加导致了给定的线路板尺寸要有更多的输入/输出设备，而小型化也需要连接器维持或减小尺寸。标准3的板对板连接在端子数超过1000 pins时仍旧有效，而且端子间距可以小到1.0mm。标准4的板对板连接器一样要满足良好的性能需要，但是端子数一般在200 pins以下，多数端子间距在1.27和1.0mm之间。
标准3连接器典型的组装结构如13.4图所示，子卡与母板连接时，子卡垂直插入母板，且子卡与子卡之间相互平行。这里，母板通常是一个总线系统。由于标准3板对板连接器具有较多的端子数，所以它们通常包括导正机构，极性和锁定机构。
板对板连接器主要有两种类型﹕单层或卡缘连接器和双层连接器。卡缘连接器是第一种板对板连接器，双层连接器的出现则是因为高密度和高端子数的需要。

单层或卡缘连接器．
单层或卡缘连接器的主要优势在于价格。既然印刷电路板形成了连接器的插头部分，如13.5图所示，那么仅仅还需要插座这半部分。卡缘连接器的主要局限在于印刷电路板在厚度和弯曲度方面较大的公差范围，特别是在电路板尺寸增加的情况下。电路板在厚度和弯曲度方面的变化要求母端子的设计必须适应较大的偏差范围。而这反过来又会严格要求弹性端子的设计，以确保在板厚为尺寸下限时能实现最小的接触力，而在板厚尺寸为上限时，保持力不会超过常规情况太多。从使用者的观点来看，另一个与组装有关的缺点在于该种连接器仅能组装于板缘。
卡缘连接器与母板最常用的永久连接方式是利用通孔组接方式把连接器插入电镀通孔中。焊接和compliant pin connections也是较常用的方法。
对于分离的界面，卡缘连接器通常由两个弹性端子组成，它们与印刷电路板两边的扣持机构相卡扣。典型的卡缘连接器的端子也中心线间距是2.54mm(0.100in)。绝缘本体的材料主要多元酯，聚苯硫化物，或者液晶聚合体，这是依据连接器长度来决定的，端子材料是含金的磷表铜加上镀钯的金镀层。镀锡的界面在电方面受到限制，但仍然在商业上得到应用。
如前所述，卡缘连接器的主要限制之一是来自于对印刷电路板公差范围的适应。印刷电路板厚度与边缘弯曲度的变化，会极大地引起连接器系统装配尺寸的变化。更严重的是公差引起的弹性错位和由此带来的正常插入力的变化。这些会导致插接力和耐久性(寿命周期)的变化。随着卡缘连接器尺寸的增加，板子公差对连接器性能参数的影响更加明显。为了解决公差和插入力的问题，人们已经发展了低插入力(LIF)和零插入力(ZIF)的样式。
双层连接器.
对于双层连接器，情况正好相反。与卡缘连接器相比，双层连接器的价格要昂贵。双层连接器的主要优势是控制分离界面公差的能力。双层连接器的推广应用至少有三个原因。
1. 适应了强化电性能的需要，包括控制阴抗和串音的能力
2. 适应了I/O密度增加的需要
3. 面向SMT技术的趋势
除了I/O密度以外，应用双层连接器的主要驱动力是它对公差的限制大大减少了，这可通过连接器的两半部分使用冲压成形端子实现。这种减少使得连接器的插入力和保持力能够得到更好地控制。双层连接器还有一个优点就是能够实现I/O的高密度和其使用性能，这将在以后讨论。
绝缘本体材料与卡缘连接器一样，液晶聚合体适也适合于SMT连接器。端子材料也一样，含金的铜也适合高性能需要。镀层的应用与卡缘连接器也是相同的。
标准3连接器的发展趋势是增加端子数目，减少端子尺寸，已经形成了高密度(HD)连接器这个术语。这样的连接器在超过50.8mm(20 in)，端子数超过1000pins的情况下仍能发挥作用。有些连接器具有2-或4-beam的端子，端子的安置从两排到八排，这样仍旧有效。13.6图是HD连接器的例子。最流行的配置方式是在板上插入垂直的端子，在子卡上插接适当角度的插座连接器。高端子数的连接器可能由连续的标准系列组成。这些标准构成端子系列，它们能够连续组接，绝缘本体也可以容纳导引端子，RF端子或电源端子的混合形式。图13.7是一种混合连接器的示意图。
特别是HD连接器通过面板来控制阻抗是有效的，并且特别设计出能够控制阴抗对连接器影响的端子。在端子领域，设计者能够控制reference/ground端子(the signal/ground ratio)的数目和布置，而接地面板提供真正的微条和带状线的作用，如第十二章所述。

13.5.2 线对板和线对线连接器

在这一部分里，线对线和线对板连接器放在一块儿讨论，因为每一种主要的线对线连接器都以线对板的形式存在。两种类型的连接器在标准4，5，和6中都非常常用。线对线连接器主要集中于标准5，而线对线式则集中于标准6。线对板连接器的主导工艺是25-square post and receptacle，其在一面使用0.625mm(0.025 in)的post。线对线连接器也使用25-sequare工艺，但是各式各样的pin和socket连接器也更加常见。
在线对板连接器中，连接器的一半连到线或导线上，另一半连到印刷电路板上，这如同卡缘连接器或组装于板上的双层连接器。双层的线对板连接器使线览或导线更安全也更容易与电路板联络，如同讨论过的板对板连接器那样。连接器的一半，特别是插头连接器这一半通过焊接或压入式工艺与电路板连接。插座连接器这一半所包含的端子是通过卷曲连接或IDC工艺与线览或导线连接。
正如要讨论到的那样，线对线连接器的两半部分都是与线览或导线连接的。同一厂家生产的两种类型的连接器，其分离的接触界面可能是相同的。但线对板连接器仍有很多应用，它的趋势是面向线览对板连接器，以利用先前讨论过的IDC的优势。
既然典型的线对线连接器(标准6)不能满足高速传输的需要，那么除了那些能够控制阴抗和串音并能保证连接器重要参数的coax连接器和高速“engineered”型装配线览以外，剩下的线对线连接器倾向于能够提供在非电环境下能经得起考验的ruggedness 和接地/屏蔽。

13.5.3标准4连接器

至于标准4，一些线对板连接器面对高还传输的需要，这会影响到连接器和线览的设计。然而，有些线对板连接器使用在一些速度并不重要的场合。由于I/O密度有增加的趋势，超过100pin的连接器就变得很普通。标准4连接器包含了较多的连接器形式和配置方式。应该注意到一些标准4的连接也使用板对板连接器。图13.8用图示的方式表示了很多不同方式的连接器配置方式。
首先考虑到连接器插头这一半。如介绍过的，连接器插头一半在这种应用下通常被称作header，其被组装于板上。图13.8出示了几种类型，包括遮蔽和无遮蔽插头的单排和双排端子，这些端子是垂直的和弯折90度的。电功能加强的更多排的这种端子也能够使用。图中也出示了一些插座的配置方式，包括线接式的板接式的插座。锁定装置和极性不合适导致配合不当图中也有。
25-Square Technology.
与25-Square post组配的插座连接器代表了标准4电连接器在良好性能和工业应用上的绝大部分。这些应用的主要条件是端子中心线间距是2.54mm。随着小型化发展的需要，建立于0.31mm(0.015in) sequare posts(15-sequare)基础之上的相似的中心线间距为1.27mm(0.050in) and 1.0mm的连接器系统出现了。
25-sqrare工艺可用于标准4中的线对线，线对板和板对板连接器。它们除被应用于电源装置以外，还被应用于系统和次系统的信号传输上。类型多样是这种连接器流行的基础。
25-sqrare连接器的优点如下﹕
1. 能够迅速实现模块化。
2. 普通的post提供互插接性能。
3. 连接器的贵金属材料和锡镀层能够有效使用，弹性端子和塑料材料也多种多样。
4. 自动组装设备使价格低廉。
5. 不同应用条件下板子的使用性能是可靠的。
不连续线览的25-sqrare连接器可以使用crimp-snap和IDC端子。在crimp-snap的应用中，不连续的或弯曲的单根导线，在自动设备上被展平并被弯成规则的端子，然后被插入绝缘本体中。把不连续或弯曲导线的IDC端子预装入绝缘本体中是常用的末端处理方法。
插座端子的几何形状包括多种设计形式，诸如single and multiple cantilever beams with twin-beam box-style contacts。端子通常由磷青铜或者磷青铜居多的金铜做成的。贵重金属，金或钯基的合金以及镀锡均被用到。在分离界面上双层镀金或者在永久连接部分镀锡是通常的结合形式。
绝缘本体根据使用的不同，可以由不同的聚合体制成，而多元酯是最常用的本体材料。绝缘本体在顶端和义底部开口都是可以的，它使产品也能应用于层迭式板对板连接器上。这些各式各样的连接器通过组装成水平的，垂直的和弯折90度的端子和插座来加强功能。如同大多数连接器家族一样，这些产品可以用作有极性的或无极性的。
装于板接式的post可能是不连续的and machine applied，但是大多数端子被组于称作post headers的装置上。post headers可以是遮蔽的或裸露的，单排的或是双排的。端子的长度可以变化，以适应feed-to应用 (也就是，仅仅一个插座可与其组配)，也可以适应feed-thuough应用，该种使用条件下端子穿透PWB，使另一个连接器可从PWB的另一面插入，甚至可应用于包覆式线览上。黄铜和磷青铜是最常用的端子材料，根据使用也可以组合使用金(或钯合金)和锡镀层。双镀层现象也非常常用。
一种post headers被称作breakaway headers.这种产品是在一个长的连续带板上插置单排的或双排的端子。这种端子的设计方式能够使用户插入包含任何端子数的组合部分。例如，一个包含40个端子的post headers可以插入两部分分别包含20个端子的组合部分，或者是一部分包含30个端子，另一部分包含10个端子，甚至可以四部分都包含10个端子。当然，用户仅仅买了一种数目的端子就可以与任何尺寸的post headers相接。
eurocard connects.
标准4连接器的另一家族是eurocard connects。这种连接器的名字来原于它的起源，然后在欧洲传播开来。Eurocard是以IEC 603-2来定义的。真正的Eurocard连接器在32，64和96 pin的情况下都是可以的，端子可排成行间距是2.54mm的标准32 pin 数组，其可以是单排，双排或三排。端子系统是一个25-square post and a twin-beam插座。尽管反转的Eurocard也有使用，但是标准的Eurocard使用垂直的插座和弯折90度的连接器。这种连接器根据插接周期，端子阴抗和所需要的合格性测试条件可定义为三种作用形式。图13.9出示了Eurocard连接器的例子。
最近几年，最初的Eurocard连接器已以发展出多种形式，以满足日益扩充的应用领域。特别是用于提供电子屏蔽的外壳出现了，如图13.10 所示。

13.5.4 标准5和标准6连接器

虽然标准5和标准6连接器中存在有线对板的使用情况，但是最常用的还是线对线连接器。线对线连接器通常被分为两种类型:pin and socket或者 post and receptacle，划分的标准就是根据连接器中所用插头端子的形状，即是圆形的或者是方形的端子。与25-square端子相反，这种端子很少被直接插入到电路板上。取而代之的是，包含pins的连接器以前述所讨论过的工艺组接到电路板上。

13.5.5 线对线连接器

除了端子的形状以外，线对线连接器通常以绝缘本体的几何形状来描述。线对线连接器家族包含矩形，圆形，soft-shell，超小型-D和带状连接器。同轴连接器也属于这种系列，但是将在以后另行讨论其针对高频使用的设计特点。
该连接器家族包含很多普通的组件，而且混合电力和讯号端子的混合连接器也被采用了。大多数讯号端子设计成pin/socket样式的，冲压成形和screw machined。商业应用上多用冲压成形式的端子，而在军事和航天领域则主要应用Screw machined式的端子。母端子材料包括磷青铜和钯铜合金，公端子材料包括磷青铜和黄铜。贵金属和镀锡分别被应用于军事/电子和工业领域。Screw machined式通常是镀金的。该种连接器家族的插座更加复杂，因为插座要有插入过程。塑料材料包括PBT和PPS，而有绝缘插入的金属外壳依据其是应用于工业还是军事领域材料可从聚炳烯到热固性。
还有几种功能性的线对线连接器也可能适用于线对板系列。我们首先看看pin和socket型连接器(矩形，圆形，soft-shell和subminiature-D)，然后再看看post和receptacle连接器(25-square and ribbon)，接下来是最小带状连接器。
矩形连接器.
从标准4到标准6矩形连接器都很普遍。它们的特征是矩形和模块化。这种模块化使得端子在数目和类型上都表现出可以理解的差异，也包括对pin/socket和其它几何形状如power，coax，和fiber optic端子。这些端子中的标准5和标准6是屏蔽的，有金属外壳的，对标准4，标准5，标准6来说是纯塑料的。
矩形连接器家族的不同之处在于构架和面板的变化。这种连接器的特殊之处在于这种矩形连接器在可移动的部分和扣架部分提供电连接。通常还有一个导正机构以保证正确的组接。这种连接器的例子在图13.11中。正常条件下耦合机构是不需要的，仅仅把classis and rack置于一起就可把它们组接起来。对于连接器的构架和面板的正确应用，需要具备该种应用所需要的尺寸，重量和导引方面的基本知识。
圆形连接器.
种类繁多的圆形复合端子连接器使得在功能，包装和可靠性方面都有较大的选择余地。划定这种连接器最显著的标准是电和机械方面的应用需求。这些必然受到最终产品在组装，包装，维护和操作环境方面要求的限制。圆形连接器的图例在图13.12中。
圆形连接器能够依据特定的绝缘本体/插接件材料和极端的环境条件对高密度端子在较大范围内的电压和电流进行控制。这种连接器其它的优点包括快速的组装和拆卸，各种各样的辅助设置和良好的密封性能。方便的组装来自于连接器的两半利用扣环扣合起来的能力。残余应变也迅速得到缓解。金属扣环和界面封条使连接器的密封能够经得起液体和气体环境的考验。
圆形连接器可由绝缘插件加金属外壳或纯塑料绝缘本体组成。每一种都有它的优点和缺点。有些应用和环境条件要求金属外壳的粗糙度，电子屏蔽或环境适应的能力。在连接器设计上，当减轻重量成为首要或每二设计因素时，塑料比金属具有更明显的优势。模塑塑料连接器绝缘本体生产起来比相应的金属本体便宜得多，更便于提供价格低廉的连接器。当前塑料在很多情况下具有金属的强度和耐久性，也能经受得起许多较恶劣的环境条件。
很多工业上和商业上用的连接器需要具备那些soft-shelled连接器所不能提供的更优良的性能，而对metal-shelled连接器的强度无更多要求。这里，纯塑料圆形连接器专门应用于高可靠性的商业和工业领域。圆形连接器的主要缺点是当成排使用时浪费板面空间。这些缺点通常没有它们的优点重要。
圆形连接器有很多种尺寸(包括直径和端子数)和端子排列方式。正如所介绍过的，圆形连接器通常是电源和信号端子的组合。
soft-shell connects.
soft-shell连接器适应了小型化，轻型，低价位连接器的需求，这种连接器应用于白色产品，计算器，机械设备和自动化产品的标准4和标准5连接器上时，每根端子所容纳的电流达到15 A。为了满足使用上的多样性，多种设计和配置方式已经出现了，其中一部分出示在图13.13中。
这种连接器通常有较少的端子数(最高达36pin)，而且要适应制造商和用户的多次插接。与到目前为止所讨论的连接器和接地端子的状况相比，这种连接器在安全性和抗干扰性方面要设计得更加严格。基于这种考虑，厂家又添加了许多辅助装置组成一个整体，其包括锁定机构，极性系统，线览/导线的应变松驰和端子保护。

当前的soft-shell连接器具有许多独一无二的特点。每根端子有能力连续传输10到15 A的电流，对消费者/商业应用领域振动的抵抗能力，方便的插入与拔出，承受循环插接的能力，被Underwriters Labouatories鉴定的抗燃烧和抗冲击的能力。它们属于小型的，低价位的，轻型的，与用户友善的连接器系统。
该种端子通常配置成pin/socket结构，由黄铜或磷青铜制成(为了在高温和潮湿的环境下使用)，最常见的pin直径是2.13mm(0.08in)。有一些类型的端子直径是1.60mm(0.063in)，2.28mm(0.084in)，3.56mm(0.140in)。这些端子能够与10到30AWG的线览相接。在商业领域主要应用锡镀层，但在计算器和机械领域常用选择性金附加于镍镀层上。
尼龙是最常用的绝缘本体材料，UL 94V-0也经常使用。端子周围的绝缘本体形状通常是D-shaped地窖式的，不仅有保护作用，而且可产生极性和锁扣，以防止连接器之间不适当的或错误的插接。
D-Subminiature Connectors.
这种类型的连接器名字的唯一来源是呈D形的组接界面，如图13.14所示。通常所说的D-sub是今天最流行的连接器。在打印机，磁盘驱动器和其它接口设备上常把它用作标准5连接器。这种连接器由于起源于军事领域，所以在类型连接器，商业上低价位的连接器以及纯塑料连接器上都有用到。D-subs的流行有很多原因，包括一段具可靠性能的经厉，依其形状容易分辨的极性，金属外壳带来的平整，关于设计的标准专著的大量库存。当典型的D-sub应用于标准5和标准6连接器时，连接器的一半将被bulkhead mounted并且通过线览连接器与internal PWB连接。
D-sub包含多种端子和外壳尺寸。最常用的两种端子尺寸被称作HD-20和HD-22，其指的是端子尺寸，20指的是1mm(0.040in)的直径，22指的是0.76mm(0.030in)的直径。HD-20标准尺寸的端子被插入到端子数范围从9到50pin的五种壳体中，HD-22标准尺寸的端子则被插入到端子数范围从15到72pin的壳体中。HD-20系列的端子的列间距为2.77mm(0.109in)，行间距是2.84mm(0.112in)。而HD-22系列的端子之列间距为2.28mm(0.090in)，行间距是1.98mm(0.078in)。 HD-22系列与HD-20系列相比，端子尺寸的减小以及所带来的行间距的缩小使得相同尺寸的壳体大约能够多容纳65%的端子。最常用的规格是HD-20系列的9-和25-pin以及HD-22系列的15-pin。图13.14表明了不同的壳体尺寸和信号传输的端子排列方式。然而，与圆形连接器一样，许多用coaxal and contacts混合配置的连接器也经常使用。图13.15出示了D-sub连接器的例子。
控制这种产品的指引标准是MIL-C-24308，它指明了连接器的尺寸，构造，材料和功能。商业用连接器要符合这种标准规格，但并不是要符合其它的所有规定。这使得这种产品从各种来源组件到内部组接方式不必蒙受象连接器那样的价格损失。
很多low-和medium-speed数据通讯协议收集了这种连接器数据。RS-232，RS-449，RS-458介绍了HD-20系列中的9-，25-和37-pin的用途。诸如CCITT V.2x的调制解调器标准也提到了这种连接器。以太网标准803.2也收集了15-pin的连接器用于LAN的情况。CGA，EGA，VGA的制图界面也是建立在对这种连接器家族的使用上。
这种连接器也用到screw machined and stamped-and-formed pin and sockets。公端子最常用的材料是黄铜，母端子最常用的材料是磷青铜。随着金镀钯合金应用的增加，贵金属镀层已占主导地位。对于与线览连接来说，永久性连接包括﹕焊接，弯曲，IDC，而弯曲是最常用的连接方式。这种连接器的板接式包括最流行的通孔焊和SMT焊接方式，同其它一些端子的适当应用一样。
这种连接器的构造是通过绝缘本体使金属外壳内的端子固定。绝缘本体通常是94V-0-或94V-1-，商用连接器使用的是尼龙，连接器使用的是DAP或多元酯。金属外壳最常用的是镀锡或镀锌，一低价位的连接器也使用塑料外壳。
这种连接器中的线接式具有焊杯状，弯曲，insulation displacement termination型的端子。这些端子通常使对应导线的尺寸在20到30AWG之间。一些特殊的连接器也容许带状骊览的中心线尺寸为1.27mm(0.05in) 。该种连接器在有防护罩和无防护罩情况下均能发挥效用。
这种板接式连接器以直的或弯折90度的扣接方式最常用，焊接到电路板上的端子半径为0.66mm(0.026in)，或者正方形端子边长是0.62mm(0.025in)。适当的压入式连接器端子也可用作板接导电端子，因为此时不需要焊接。表面粘着连接器也可算作这种连接器家族。这种板接式连接器之一半的外壳依据应用的需要可以是整个金属屏蔽壳，仅前端金属屏蔽，或者没有屏蔽。

带状连接器。
带状线览连接器的特征是﹕其较大末端多根连接器线览通过IDC技术插入预置的绝缘本体中，与crimp-snap技术相比，这种技术允许导线动态缩减。除了大型末端的经济性以外，带状线览的使用也使得线览差错减少，这是由于个人线览的处理，即个人导线与线览组合于一起。即然IDC连接器可用于线览的任何地方，那么带状线览连接器就可容易地，牢固地与线览上任何地方的连接器组接，而勿需切继线览。带状线览连接器的图例在图13.16中。
当今用的大多数带状连接器都是多股的，26到30AWG的铜导线的平行中心线距离是1.27mm(0.050in)。高达64AWG导线的较大末端通常也没必要去掉任何导线。同轴遮蔽式带状线览也是有效的并被广泛使用，但是控制和处理外壳使尾部的处理过程变得复杂起来。
带状线览有较多的优点。它的规则的几何外形可以预告与几何形状有关的项目，如容易发生的串音和阻抗，如第12章所讨论的。通常它的重量也比弯曲过的不连续线览轻，而且预制和包装连续的，规则的导线比不连续的、弯曲的导线要容易。这种线览通常使用PVC绝缘材料，也可能有不同结构的地线和遮蔽壳体。
插座用端子的几何形状包括弯钩状，twisted tulip，张开双臂(悬臂状)。插座绝缘本体的列间距为2.54mm(0.100in)，行间距也是2.54mm(0.100in)，10到24孔，与25-square工艺的posts组接。带状线览的IDC连接技术主要是锁定beam。端子通常是由磷青铜或金铜合金，再加金和锡的双镀层或者全部是锡镀层，两者都经常使用。
带状连接器插座家族和板接式一样，包括遮蔽式的和无遮蔽式的，有极性特征和无极特征的。如第九章所述的，在绝缘本体的设计中应变松驰作为一个完整的设计部分，以保护连接器免受平行于IDC锁定机构的力的伤害。插座材料通常是94V-0的热塑性材料，以适应商业上和工业上的使用温度。SMT的板组连接器也是可行的。图13.17表示了扁平线览连接器的例子。
小型带状连接器.
小型带状连接器广泛应用于通讯，计算器接口设备，测量设备和医学工业。连接25对电话线览的50-pin连接器几年前已经成为工业标准了。对于这种连接器有很多的工业标准和de facto标准。
这种连接器的特征是能通过绝缘displacement技术进行快速连接，而且提供一个适用的，可依赖的，方便的插接界面。这些特点使这种连接器家族不仅成为电信工业的标准，而且成为IEEE488的测试手段和连接SCSI高速总线的计算器接口设备。
小型带状连接器家族包括遮蔽式的和非遮蔽式的板接连接器和线览连接器。平常使用的还有很多特殊的连接器，如gender menders，末端连接器和背对背连接器，它们都有着特定的作用。
行间距是2.16mm的端子，其标准端子数是14，24，36，64。IDC的端子组接于22到28AWG的线览，额定电流为1A。标准的端子材料是铜合金，标准的端子镀层为选择性金加镍，其耐用周期为200次或者更多。插座是由94 V-0规格的热塑性材料作成的。插接界面是keystone形状的，便于识别极性，同时也能提供把锁，螺锁或者回形锁扣机构。
平角和直角应变释放面除了对不连续线览有用以外，对扁平线也是适用的。板接式连接器家族可以是直角式的，垂直式的和分叉组接式的。该种端子可以是焊接式的(波峰焊或SMT)或者是其它合适的方法。
当小型带状连接器广泛应用于相关低速电信领域时，所设计出的遮蔽式的连接器应该能适合于脉冲上长时间下降到3ns的情况。小型扁平连接器的例图出示在图13.18中。

13.5.6 同轴连接器

同轴线览提供一种封闭的，可控制阴抗的介质，以利于RF能量的传输。当然，它也具备在高频环境下良好的电性能，自然也能提供固有的EMI控制和屏蔽。同轴线览连接器应设计成能维持这些性能优势，但以不同于以前讨论过的满足某种要求的连接器。同轴线览和连接器应该能用于任何涉及高频传输的领域和任何电接触界面致密的地方。
理想情况下同轴连接器应被视作线鉴的延伸。然而在实际应用中，这种连接器总是在阴抗方面表现出非一致性，甚至可控制阴抗的连接器也是这样。导致这种非一致性的根源包括端子横截面积的变化，绝缘介质的差异，端子方向的不连续变化。这种不连续变化对频率有依赖性，频率的变化会加剧这种不连续性。VSWR常常被用于度量连接器不连续性的参数。
同轴连接器外壳使用的材料在黄铜，金铜和不锈钢之间变化。中心端子的镀层通常是金或银。连接器所用的绝缘材料是PTEE或聚炳烯。PTEE首选应用于高温环境和要求苛该的军事领域，在这里它的稳定性才能得以体现。图13.19图示了同轴连接器的各种组件。
连接器的选择通常要综合考虑频率范围，线览尺寸和扣合方法。频率范围可以用当前的最大频率或所需要的最小上长时间来表示。三种主要的扣合方式是插入式，捕捉式和螺纹式。插入式和捕捉式扣合仅需简单的旋扭或推/拉运动就可完成快速的插拔过程。螺纹扣合提供良好的抗震性和优良的连续屏蔽能力。

三种主要的连接方式(线/外壳)是焊接/夹持，焊接/卷曲和卷曲/卷曲，分别用于中部导体和编织外壳。卷曲用作双卷曲(也就是一种卷曲用于内部连接器，另一卷曲用于外部连接器，特别是在军事领域)，用于两个连接器的单一卷曲，hex crimp(通常是双卷曲)，“O”形或常用的卷曲。用焊接的方法处理末端要实现可替换性可和修复性则要求操作工人对焊接有相当的熟悉程度
同轴连接器根据扣合方法，连接方式和它们所连接的线览类型来定义。
BNC连接器是插入式扣合连接器，这种连接器的大多数具有50Ω的阴抗，并能够适合高达4GHz的应用。BNC连接器主要应用在网络，仪器和计算器周边、标准5的I/O连接器。
TNC连接器与BNC连接器的不同之处在于其扣合方式是螺纹式的，这种方式提供了改善的性能(可达11GHz)，并加强了抗震动能力。实际上TNC连接器与BNC连接器一样具有多样的类型。
SMA连接器是面向超小型线览而发展起来的，而且已在航空电子学，雷达和高性能测试仪器上得到广泛应用。它们属于50Ω的螺纹扣合式连接器，并可适应高达12.4GHz的MIL-C-39012。SMB是SMA的插入扣合式连接器，但其性能较差，只有4GHz。
SMC也是50Ω螺纹扣合式连接器，但是由于它的尺寸较小，所以其性能也较SMA差。这种使用性能的减弱，来自于与连接器尺寸减小成比例增加的公差范围。这种变化导致VSWR的增加。图13.20表示了同轴连接器的例子。
标准2“连接器〞或者sockets.复杂的电路板通常非常珍贵，所以不能经受来处焊接作业留下的潜在问题。随着端子数的增加和中心线的减少，随时会发生的潜在伤害不仅会危及到电路板，而且也会伤害到日益昂贵的集成电路芯片。socketing提供了解决这些潜在问题的答案。虽然socket的使用显然增加了额外投入，但同时它也带来便利。
1. 修复。能够撤掉夺接上的组件有助于障碍维修。
2. 更低的维护价格。替换损坏了的夺接上的组件显然要比替换整个电路板经济得多。
3. 功能重组。更换诸如ROM和EOROM的记忆Ics的便利使得系统能够快速地重组成其它不同的功能或者修复代码上的错误。
4. 未来功能拓展。sockets为电路板提供了未来添加功能性组件的空间，并能助于同一电路板升级。
5. 厂家测验和老化。因为假如测试是必要的，那么裸露着的，没有组接的Ics的测试就弯得困难了，所以socketing的使用成为必要的了。
6. 早期损坏的更换。当产品在厂家能给人留下不可磨灭的印象时产品的质量已经改善了。如果芯片是夺接上的，那么在老化期间发生损坏的产品就可尽早更换，这样就会使价格降低。
7. 制造容易。通常，在生产期间不可能为集成电路完全提供最新的组件。如果使用允许，sockets可使早期的电路作替换。
sockets可广泛应用于集成电路组装技术，包括DIP and SIP，PLCC，LCCC，PQFP and CQFP，PGA and BGA，SIMM and DIMM。随着技术的进步，这种应用范围会不断变化和扩大。特别是象PGA和 BGA这种终端技术进步神速。
集成电路sockets.
通常集成电路用的sockets端子数是6到64pin，材料是金铜或磷青铜基的金属加上锡或金镀层。chip carriers用的 sockets在端子数达几百的情况下仍然可用。socket插座所用材料是适用于表面粘着技术的V-0材料。这种塑料也适用于自动插接设备。Standoffs负责焊后的清理工作。一些sockets的端子和绝缘本体具有在组装和焊接过程中自动保持的功能。图13.21出示了芯片sockets的例子。
SIMM/DIMM sockets.
sockets提供的界面在PWBs和SIMM和DIMM之间的界面也是适用的。这些端子可能是标准的或者是根据需要自定的混合构造。这种组件的包装方法增加了电路板上组件的密度，同时也使昂贵的电路的真正价值体现得更加多样化。记忆模块的socketing在焊接过程中保护了致密的存储元件，使得日后的升级，设备的维护和系统的维修变得方便。厚度为1.27mm的单排和双排配置模块，其行间距可以是2.54和1.27mm(0.100和0.050in)。垂直的，小角度侧面和大角度的设计都是可以的。锡镀层最常见，有些产品用金镀层。端子材料通常磷青铜或金铜，插座材料的选择则要与所需的焊接工艺相适应。图13.22和13.23分别提供了SIMM和DIMM的例图。

13.6　连接器的附属装置

通常电连接器包括一些附属组件，或者说附属装置，这取决于连接器的尺寸、连接方法及应用环境对其机械严格性的要求。下面将讨论一些更常用的附属设备。

13.6.1 定位key或端子

一个定位（Polarizing）key或端子可设置于双件式对称连接器的一个单件上或PWB连接器上，它们所处的位置使得它们必须与另一半上适当的键槽或孔配合或对应排列成行，以防止与其它不配对的端子插配。单独的一个键本身就可“定位”，从这个意义上来讲这类端子可能是不对称的，这样一种端子类型就可提供若干种定位的选择，这种端子一般是由热后可塑性材料制造的。

13.6.2导引柱

导引柱凸设于双件式连接器的对接面上，以提供接合前的对齐排列并简化连接器的组接配合。这些导引柱也可起到定位装置的作用以确保连接器正确的安装配合。导引柱通常设置在rack-and-panel连接器之上，此处隐藏式接合是标准的。导引柱通常由金属制成，其强度是主要的考虑因素。然而，进一步来说，导引柱也具有其它电性功能，其通常是用作接地柱。

13.6.3联接辅助装置

联接辅助装置（coupling aids）为连接器在组接条件下进行的组接和保持提供机械式的辅助。通常联接辅助装置的两种形式是起重螺丝(jackscrews)以及矩形或圆形连接器的联接环（coupling rings）．
起重螺丝通常设置在连接器上空余的部位，利用安装螺栓将其固定在外壳上。联接环则安装在圆柱形连接器的遮蔽体上以将插头与插座锁扣在一起。一些高接触密度的连接器要求较高的物理性接合力，通过其机械方式的优点，这些辅助装置更便于对连接器进行组接操作而使其两部分接合在一起。

13.6.4线览夹紧装置(防止应变松驰)

这种夹紧装置是线览连接器组接中的必要设备。如果使用的是圆形连接器，那么线览就穿过此装置与导电端子连接。这样，适配器即可装入连接器的外壳，并罩住导电端子，并给线缆提供一种附件以防止线缆产生应变松驰。对于其它类型的连接器，使用的是双件式夹紧装置/防应变松驰。

13.7连接器的选择

对于给定的应用条件，连接器的恰当选择依赖于诸多性能上的考虑因素的综合作用，此处将对其中一些因素作简单回顾。
系统设计者必须考虑到(所需要的连接)属于三种主要的功能标准中的哪一种(亦即B/B，W/B或W/W)，六种连接标准中的哪一种(也就是标准1到标准6)，以及主要类型特征中哪一项是合适的(也就是圆形，sub-D等等)。接下来将根据以下考虑的几个因素对连接器进行适当的选择。

13.7.1可分离性/耐久性

可分离性和耐久性并不适用于标准1中的永久性连接。由于端子数增加，标准2连接对其插接力的要求也越来越严格，但是其插接次数／寿命仍然很低。标准3连接是第一种考虑可分离性的连接类型。这种典型的连接器插接次数／寿命很低(几十次)，所以耐久性并不是其主要的考虑因素。但是随着端子数的增加，插接力弯得愈发重要。目前，已经发展了低插入力(LIF)和零插入力(ZIF)连接器以适应这种需要。标准4和标准5连接器把必须支持的插接次数放在了更加重要的地位。但另一方面，对插接力的要求放低了，因为这种连接器的端子数要比标准3的少(几十个对上百个)。标准6连接器对插接力的需要(与标准4和标准5)有同样的需要，但是对插接次数则要求更高。用于计算器接口设备的连接器或者支持卡的，如PCMCIA卡就要求插接周期数达几百次或几千次。这种需要就对可分离界面的设计/材料提出了更严格的要求，特别是在考虑到连接在它们上的线览的小型化和重量的情况下。

13.7.2与普通的个人用户的接近程度

标准1连接很难接近用户。从标准2到标准6的应用，用户与它们的接近程度则迅速增加。包装(package)的置换／修补及升级影响着标准2插座及标准3连接器与用户的接近程度。但在标准4与5中这种影响是不重要的.标准6的连接器，由于其自身的功能，它们是直接接近于用户，因而更会受到用户对连接器的适当使用或插接的熟悉程度的影响.这些对连接器的设计具有影响的条件（因素）首先在于针对使用不当提供定位特征与耐用性的要求。

13.7.3 应用的考虑因素

基于以上所述，关于如何选择一个合适的电连接器以及选择适当的材料方面有许多问题要被提出。下面列出一些相关的问题，它们具有广泛意义但不全部涵盖:
连接器类型
连接什么，也就是说，连接的标准是哪一级？连接器被使用的地点(室内，室外，腐蚀环境，等等)也会影响到是否要增强连接器的密封性或在绝缘本体之外加遮蔽壳体。连接器的类型决定采用何种端子 (termination)，以及要安排多少个导电端子.
对于印刷电路板而言，确定电路板的公差是很重要的，它是卡缘连接器(card edge connection) 的临界值，以及达到临界的可行性。对于小功率电路，镀层与底层材料必须指明与信号标准与环境等级相一致.
电性要求要提出什么样的电压与电流要求？连接器是否用在小功率电路(信号) 应用或电能应用中？应该指明其它的一些电性条件：其中包括有电阻，允许的电阻变化量，毫伏降，最大电流值，最大电压值，涌入电流值，特性阻抗，VSWR（电压驻波比），插拔损耗与EMI遮蔽效率。
机械性能要求对于连接器而言什么样的体积与覆盖面积（footprint）是有效的?可允许的尺寸公差是多少?端子的插入与拨出力是多少?连接器的耐用性(插拔配合的频率)如何?
环境要求温度、湿度以及其它环境条件是由电连接器所处的位置决定的，因而应指明该位置及预期的环境。而其它相关贮存条件的适用期（shelf　life）以及信息是什么？对环境的阐述中也应当涵盖有对冲击与振动的要求，包括出自于海运方面的要求，以及生产环境条件例如焊接温度与焊接周期持续时间的要求。连接器制造商表示，在连接器所导引的汇合型持续电流周围就是最高温度产生的区域。
端子技术将采用哪一种永久性连接方式？在什么时候需要采用哪一种预计体积的端子？什么样的操作技术是通用的？在（涉及）连接端子的问题中还要考虑到有可能要求的一些（对连接器进行）修补及更新／升级的能力。
规格连接器制造商可采用大约25个测试机构（所制定的规格）作为其连接器全部或部分测试规格的来源。必须考虑到在特定的应用情况下采用适当的测试规格，其中包括国际通用的情况。

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第十三章 连接器类型

13.1 总述

13.2 互连络类型

13.2.1 标准1﹕初级连接

13.2.2 标准2﹕组件外包装与电路板

13.2.3 标准３﹕电路板对电路板

13.2.4 标准４﹕次系统对次系统

13.2.5 标准５﹕次系统对I/O

13.2.6 类型６﹕系统对系统

13.2.7 总结

13.3 端子与连接器的类型

13.3.1 分离界面的连接器类型

13.3.2 永久连接及连接器类型

13.4 连接器绝缘本体与连接器类型

13.5 连接器类型的描述

13.5.1 板对板连接器

13.5.2 线对板和线对线连接器

13.5.3标准4连接器

13.5.4 标准5和标准6连接器

13.5.5 线对线连接器

13.5.6 同轴连接器

13.6 连接器的附属装置

13.6.1 定位key或端子

13.6.2导引柱

13.6.3联接辅助装置

13.6.4线览夹紧装置(防止应变松驰)

13.7连接器的选择

13.7.1可分离性/耐久性

13.7.2与普通的个人用户的接近程度

13.7.3 应用的考虑因素

第十三章　　连接器类型

13.3.2　永久连接及连接器类型

13.4　连接器绝缘本体与连接器类型

13.6　连接器的附属装置