【科普】連接器是什么？它是如何制造的？

發布時間：2025-01-17作者來源：金航標瀏覽：1323

連接器是連接電力、電氣信號流動的電子零部件。

連接器通常是指是使導體（線）與適當的配對元件連接，實現電流或信號接通和斷開的機電元件，在器件與組件、組件與機構、系統與子系統之間起著電氣連接和信號傳遞作用的器件。亦稱作接插件、插頭和插座，其誕生是從戰斗機的制造技術中所孕育的。戰役中的飛機必須在地面上加油、修理，而地面上的逗留時間是一場戰役勝負的重要因素。因此在二戰中，美軍當局決心致力于地面維修時間的縮短，他們先將各種控制儀器與機件單元化，然后再由連接器連成一體成為一個完整的系統。修理時將發生故障的單元拆開，更換新的單元，飛機就馬上能升空作戰。戰后隨著計算機、通訊等產業的崛起，使得源于單機技術的連接器有了更多發展機會，市場也迅速地擴張起來。

從實現的連接功能來看，連接器可以實現印刷電路、底板、設備等之間的連接。主要的實現方式分為四類：一是IC組件或組件到印刷電路板的連接，典型的如IC插座；二是印刷電路板到印刷電路板的連接，典型的如印制電路連接器；三是底板與底板的連接，典型的如機柜式連接器；四是設備與設備之間的連接，典型的如圓形連接器。市場份額[敏感詞]的是印刷電路板互連和設備互連的產品。

連接器按互連層次分類

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連接器具有易于批量生產、易于維修、便于升級、提高設計靈活性等特點，廣泛應用在航空航天、通訊與數據傳輸、新能源汽車、軌道交通、消費類電子、能源、醫療等各個領域。應用領域產品技術水平的快速發展及其市場的快速增長，強有力地牽引著連接器技術的發展。到目前為止，連接器已發展成為產品種類齊全、品種規格豐富、結構型式多樣、專業方向細分、行業特征明顯、標準體系規范的系列化和專業化的產品。

應用連接器的主要優點

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接器支撐著現代社會的各個領域的連接器。接下來，介紹一下連接器的功能特征以及支撐它們的技術和生產過程。

連接器的使用領域

連接器，不僅應用在與我們生活密切相關的智能手機、電腦等物品，應用范圍之廣可至所有與電子相關的終端設備。因連接器需要應對各種不同的設計樣式和用途，所以連接器品種繁多。使用連接器會產生怎樣的連接效果呢？我們以電腦為例進行說明。
首先，是內存插槽。搭載在電腦機箱內PCB板上，用于與內存卡連接的插槽。
其次，是使用于電腦內部PCB板用連接器。電路根據功能不同由多塊PCB組成，連接這些PCB時需要連接器，另外液晶屏和鍵盤間也需要使用連接器連接到PCB板上。
最后還有IO連接器。這是用于連接電腦主機和打印機、移動設備、電視機等與外部設備的連接器。
另外，還有用于連接各種卡的卡座連接器，如SD卡座。

連接器的優點和必要性

那么，為什么需要使用連接器呢？
比如，連接設備內部PCB板時，雖可以直接連接回路，但這樣會導致需要很長的作業時間。并且修理時的拆除等工作較花費時間。但使用連接器進行連接，便可輕松快捷地使其“連接”“分離”。因此，可輕松實現大量生產、分工生產、修理及維護工作。周邊機械與網絡的界面，自然也是相同的。隨著各式各樣設備的進化，連接器“連接”與“分離”的便利性不可缺少。

連接器的構造配件

那么，連接器有著怎樣的構造呢？
連接器由插頭、插座兩個組成一對，發揮功能。插頭和插座，由通電的端子、保持端子間的絕緣功能而用塑料制成的絕緣體、保護它的外殼零部件構成。
連接器部件中最關鍵的端子，由導電性能高的銅合金材料制成，一邊是沒有彈性的插頭端子，另一邊為彈性結構加工的插座端子，可使插頭與插座緊密結合。將插孔接觸插頭，依靠連接器的彈性結構使其緊密結合，完成連接或可以傳輸電力和信號。

連接器的構造配件

支撐連接器的技術因素

連接器，具有使所有電子關連機器的電力和電氣信號，在任何環境下都可以保持順暢的連接的使命。為了提高其可靠性，我們介紹幾種可支撐連接器的技術因素。接觸可靠性技術、仿真技術、耐環境設計技術。

接觸可靠性技術

為了讓電力和電氣信號，“不中斷”“不變化”“不減衰”接觸可靠性技術尤為重要。為了讓端子接觸到具有安定性能的電氣，端子彈片一定要是具有彈性的金屬構造。連接器即使插拔多次，因插座端子具有彈性功能仍會返回至原位，如果接觸力不穩定則無法正常接合。利用操作性和彈簧特性，進而提高端子的接觸可靠性，是技術因素中的最基本、最重要的。

彈簧特性仿真（構造解析）

仿真技術

連接器，要求具有高速而且不發生中斷的波狀，避免發生噪聲而導致機器誤觸發的高難度設計。為此，在設計連接器時，仿真技術也是非常重要的技術因素。

仿真分析

仿真結果

耐環境設計技術

另外，應用在汽車等戶外設施的連接器，經常會受到震動與沖撞，和溫度、濕度、風雨天氣的影響。而且，可耐尾氣和粉塵，可始終保持安定接觸的耐環境設計技術也是技術因素的重要一項。連接器公司通過實施各種評價試驗考核接觸可靠性。

連接器耐性測試（腐蝕）

連接器耐性測試（拉伸）

支撐生產連接器的制造技術

連接器是怎樣生產的呢？生產連接器零部件，首先需要準備制造絕緣體和端子的模具，自動組裝機等生產設備，以及電鍍設備。然后，通過這些設備進行絕緣體的成型工程、制造端子的沖壓工程，以及通過電鍍工程對表面進行處理，最后經過組裝，檢查工序完成產品的生產過程。生產連接器需要有大量的生產技術。

那么，接下來為大家介紹從模具開始的整套工程流程和生產技術。

模具?組裝設備?設計制作

用于絕緣體和端子的制造，生產連接器不可缺少的成型模具和沖壓模具。模具原則上使用強度和磨損性能較高的優質鋼材。在用于制造絕緣體的成型模具內，由于連接器本身精密，模具內的隔板僅占非常微小的空間。為了實現樹脂可在狹窄的空間內急速穿過模具，在模具設計上采用了使用CAD能模擬樹脂流動狀況和分量的流動分析技術。按這種設計方法設計的模具，通過精密工作機械制作而成。模具可左右連接器的品質，它要求超精密加工技術。

成型模具

沖壓模具

樹脂流動解析

成型工程

接下來，是成型工程。把成型模具和適合每個零部件的成型機配成一套。絕緣體的材料主要為液晶聚合物，尼龍等塑膠樹脂。先將這個加工成球狀的樹脂放入成型機內，加壓使其溶解的同時，在模具內瞬間冷卻。取出凝固部分。如何又快又穩定地生產產品，是成型技術的關鍵，豐富的經驗至關重要。

絕緣體的材料

模具成型場面

沖壓工程

與成型工程一樣，每個零部件都需要選擇適合的沖壓器械和模具。被加工成薄板的材料，放入沖壓器械的模具中間，通過上下擠壓運動來加壓，并逐漸形成連接器的形狀。沖壓技術的關鍵，是如何高速并穩定生產精度高、形狀復雜的產品。完成沖壓的端子將放入卷軸中，開始下一道電鍍工程。

沖壓器械

沖壓工程

電鍍工程

進行電鍍工程，是為了確保連接器的接觸部分不會因生銹、磨損而接觸不良，接線部分要保證客戶容易進行焊接作業。電鍍技術不僅可以確保接觸部分的可靠性，同時作為解決環保問題的重要技術之一，是連接器公司必須掌握的一項重要技術。

電鍍工程

排水處理設施

組裝?檢查工程

生產出來的絕緣體、端子，最終使用自動組裝機加工為成品。“如何用較少的組裝工程，快速并簡單地組裝，” 組裝技術包括工程設計、組裝自動器械、工具設計技術，是決定產品質量和成本的重要技術。近年來，連接器越來越微小化，不允許細小的塵埃附著在上面。

自動組裝機

檢查工程

質量保證技術

前面介紹的支撐從設計開始到生產的質量保證技術，是制造公司不可或缺的最基本的技術。

連接器行業上游原材料為有色金屬、稀貴金屬、塑膠材料和其它輔助材料等。其中，有色金屬主要用于制作連接端子，為避免信號在傳輸過程中受到過多阻礙或衰退，端子多采用黃銅、鈹銅、磷青銅等銅合金板片作為原材料；稀貴金屬用以作為電鍍材料，最常用的有金、鈀金、鎳、銀等；塑料原料以PBT、PCT、LCP、PPS、NYLON樹脂等為主，用于制造連接的外殼部分；輔助材料主要為電鍍所需化學試劑，也包括陶瓷、玻璃等外殼部分。原材料成本約占連接器產品成本比例的30%左右。其中，有色金屬及稀貴金屬占連接器的成本比重最大，塑膠原料和其它輔助材料占比次之。

連接器下游主要應用領域為汽車、通信、消費電子、工業等領域，總占比為71%。連接器前四大應用領域是汽車（23%）、通信（21%）、消費電子（15%）、工業（12%），總共占據71%市場份額，其后依次是交通運輸（7%）、[敏感詞]航空（6%），其它領域如醫療、商業與辦公設備等共計占比16%。

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連接器產業鏈

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評價連接器質量的基本標準包括機械性能、電氣性能、環境性能等。機械性能主要指插拔力和機械壽命。插拔力分為[敏感詞]力和拔出力（拔出力亦稱分離力），兩者的要求是不同的。在有關標準中有最大[敏感詞]力和最小分離力規定，這表明，從使用角度來看，[敏感詞]力要適當的小（從而有低[敏感詞]力LIF和無[敏感詞]力ZIF的結構），而分離力若太小會影響接觸的可靠性。另一個重要的機械性能是連接器的機械壽命。機械壽命實際上是一種耐久性指標，它是以一次[敏感詞]和一次拔出為一個循環，以在規定的插拔循環后連接器能否正常完成其連接功能（如接觸電阻值）作為評判依據。連接器的插拔力和機械壽命與接觸件結構（正壓力大小）接觸部位鍍層質量（滑動摩擦系數）以及接觸件排列尺寸精度（對準度）有關。

電氣性能包括穩定的技術電阻、絕緣電阻、抗電強度等。一是應當具有低而穩定的接觸電阻。連接器的接觸電阻從幾毫歐到數十毫歐不等；二是具有穩定的絕緣電阻，絕緣電阻是衡量電連接器接觸件之間和接觸件與外殼之間絕緣性能的指標，其數量級為數百兆歐至數千兆歐不等；三是具有一定的抗電強度，抗電強度是表征連接器接觸件之間或接觸件與外殼之間耐受額定試驗電壓的能力；此外，還有電磁干擾、特性阻抗、傳輸延遲等其他性能：電磁干擾泄漏衰減是評價連接器的電磁干擾屏蔽效果,電磁干擾泄漏衰減是評價連接器的電磁干擾屏蔽效果，一般在100MHz~10GHz頻率范圍內測試。對射頻同軸連接器而言，還有特性阻抗、[敏感詞]損耗、反射系數、電壓駐波比等電氣指標。由于數字技術的發展，為了連接和傳輸高速數字脈沖信號，出現了一些新型的連接器如高速信號連接器，相應地，還出現了一些新的電氣指標，如串擾，傳輸延遲、時滯等。

環境性能包括主要包括耐溫性和耐濕潮性能。一是具有耐溫性能，目前連接器的[敏感詞]工作溫度為200℃（少數高溫特種連接器除外），[敏感詞]溫度為-65℃。由于連接器工作時，電流在接觸點處產生熱量，導致溫升，因此一般認為工作溫度應等于環境溫度與接點溫升之和。在某些規范中，明確規定了連接器在額定工作電流下容許的[敏感詞]溫升。二是耐濕潮性能，濕潮的侵入會影響連接器的絕緣性能，并銹蝕金屬零件。

連接器類型：品種規格豐富、專業方向細分

從連接內容角度來分，連接器可以主要分為光連接器和電連接器，本報告重點分析電連接器。電連接器一般由三部分組成，即接觸件、基座和外殼：接觸件的作用是導通信號，一般所用材料為銅，具有優良的導電性能、導熱性能及機械加工性能；基座的作用是支撐接觸件及絕緣，一般所用材料為各種樹脂，具有優良的電性能、熱性能、質量輕；外殼的作用是屏蔽及保護基座，所用材料比較多，有銅、鋁等。電連接器也是電子電路中連接的橋梁，是很多設備中的基礎電子元件。

電連接器可按照通用性和相關的技術標準，從形狀、頻率、連接方式等角度進行劃分。從外形來劃分，可分為圓形電連接器、矩形電連接器；從頻率角度，可分為低頻連接器和射頻連接器；按連接方式分為螺紋連接、卡口連接、卡鎖連接、推拉式連接、直插式連接等；按接觸體端接形式分為壓接、焊接、繞接、螺釘固定；按環境保護分為耐環境電連接器和普通電連接器；從用途來看，可分為密封電連接器、高溫電連接器、分離電連接器、濾波電連接器、電源電連接器及印制線路板用電連接器等。

電連接器的主要類型

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低頻和射頻連接器

按照頻率來劃分可以分為低頻連接器和射頻連接器。低頻連接器通常指傳輸信號頻率比較低的連接器，主要應用于軍品中的機柜連接器、機床電器、礦山設備以及紡織設備和家電辦公產品中。低頻連接器又稱低頻接線端子，這類連接器的傳輸電流范圍較大，其結構大都是多線的。

低頻電連接器主要產品應用領域和性能

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高頻連接器通常指工作頻率在3MHz以上的電路中使用的連接器，主要應用于通信市場、軍用雷達及[敏感詞]系統。射頻連接器是與同軸電纜、微帶線或其它射頻傳輸線連接，以實現傳輸線電氣連接、分離或不同類型傳輸線轉接的原件。這類連接器在結構上要考慮高頻電場的泄漏、反射等問題。由于一般都采用同軸結構的同軸線相連接，所以也常稱為同軸連接器。

射頻連接器分類方式及類型