【科普】连接器是什么？它是如何制造的？

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2025-01-17 16:33:51 817

连接器是连接电力、电气信号流动的电子零部件。

连接器通常是指是使导体（线）与适当的配对元件连接，实现电流或信号接通和断开的机电元件，在器件与组件、组件与机构、系统与子系统之间起着电气连接和信号传递作用的器件。亦称作接插件、插头和插座，其诞生是从战斗机的制造技术中所孕育的。战役中的飞机必须在地面上加油、修理，而地面上的逗留时间是一场战役胜负的重要因素。因此在二战中，美军当局决心致力于地面维修时间的缩短，他们先将各种控制仪器与机件单元化，然后再由连接器连成一体成为一个完整的系统。修理时将发生故障的单元拆开，更换新的单元，飞机就马上能升空作战。战后随着计算机、通讯等产业的崛起，使得源于单机技术的连接器有了更多发展机会，市场也迅速地扩张起来。

从实现的连接功能来看，连接器可以实现印刷电路、底板、设备等之间的连接。主要的实现方式分为四类：一是IC组件或组件到印刷电路板的连接，典型的如IC插座；二是印刷电路板到印刷电路板的连接，典型的如印制电路连接器；三是底板与底板的连接，典型的如机柜式连接器；四是设备与设备之间的连接，典型的如圆形连接器。市场份额最高的是印刷电路板互连和设备互连的产品。

连接器按互连层次分类

数据来源：公开资料整理

连接器具有易于批量生产、易于维修、便于升级、提高设计灵活性等特点，广泛应用在航空航天、通讯与数据传输、新能源汽车、轨道交通、消费类电子、能源、医疗等各个领域。应用领域产品技术水平的快速发展及其市场的快速增长，强有力地牵引着连接器技术的发展。到目前为止，连接器已发展成为产品种类齐全、品种规格丰富、结构型式多样、专业方向细分、行业特征明显、标准体系规范的系列化和专业化的产品。

应用连接器的主要优点

数据来源：公开资料整理

接器支撑着现代社会的各个领域的连接器。接下来，介绍一下连接器的功能特征以及支撑它们的技术和生产过程。

连接器的使用领域

连接器，不仅应用在与我们生活密切相关的智能手机、电脑等物品，应用范围之广可至所有与电子相关的终端设备。因连接器需要应对各种不同的设计样式和用途，所以连接器品种繁多。使用连接器会产生怎样的连接效果呢？我们以电脑为例进行说明。
首先，是内存插槽。搭载在电脑机箱内PCB板上，用于与内存卡连接的插槽。
其次，是使用于电脑内部PCB板用连接器。电路根据功能不同由多块PCB组成，连接这些PCB时需要连接器，另外液晶屏和键盘间也需要使用连接器连接到PCB板上。
最后还有IO连接器。这是用于连接电脑主机和打印机、移动设备、电视机等与外部设备的连接器。
另外，还有用于连接各种卡的卡座连接器，如SD卡座。

连接器的优点和必要性

那么，为什么需要使用连接器呢？
比如，连接设备内部PCB板时，虽可以直接连接回路，但这样会导致需要很长的作业时间。并且修理时的拆除等工作较花费时间。但使用连接器进行连接，便可轻松快捷地使其“连接”“分离”。因此，可轻松实现大量生产、分工生产、修理及维护工作。周边机械与网络的界面，自然也是相同的。随着各式各样设备的进化，连接器“连接”与“分离”的便利性不可缺少。

连接器的构造配件

那么，连接器有着怎样的构造呢？
连接器由插头、插座两个组成一对，发挥功能。插头和插座，由通电的端子、保持端子间的绝缘功能而用塑料制成的绝缘体、保护它的外壳零部件构成。
连接器部件中最关键的端子，由导电性能高的铜合金材料制成，一边是没有弹性的插头端子，另一边为弹性结构加工的插座端子，可使插头与插座紧密结合。将插孔接触插头，依靠连接器的弹性结构使其紧密结合，完成连接或可以传输电力和信号。

连接器的构造配件

支撑连接器的技术因素

连接器，具有使所有电子关连机器的电力和电气信号，在任何环境下都可以保持顺畅的连接的使命。为了提高其可靠性，我们介绍几种可支撑连接器的技术因素。接触可靠性技术、仿真技术、耐环境设计技术。

接触可靠性技术

为了让电力和电气信号，“不中断”“不变化”“不减衰”接触可靠性技术尤为重要。为了让端子接触到具有安定性能的电气，端子弹片一定要是具有弹性的金属构造。连接器即使插拔多次，因插座端子具有弹性功能仍会返回至原位，如果接触力不稳定则无法正常接合。利用操作性和弹簧特性，进而提高端子的接触可靠性，是技术因素中的最基本、最重要的。

弹簧特性仿真（构造解析）

仿真技术

连接器，要求具有高速而且不发生中断的波状，避免发生噪声而导致机器误触发的高难度设计。为此，在设计连接器时，仿真技术也是非常重要的技术因素。

仿真分析

仿真结果

耐环境设计技术

另外，应用在汽车等户外设施的连接器，经常会受到震动与冲撞，和温度、湿度、风雨天气的影响。而且，可耐尾气和粉尘，可始终保持安定接触的耐环境设计技术也是技术因素的重要一项。连接器公司通过实施各种评价试验考核接触可靠性。

连接器耐性测试（腐蚀）

连接器耐性测试（拉伸）

支撑生产连接器的制造技术

连接器是怎样生产的呢？生产连接器零部件，首先需要准备制造绝缘体和端子的模具，自动组装机等生产设备，以及电镀设备。然后，通过这些设备进行绝缘体的成型工程、制造端子的冲压工程，以及通过电镀工程对表面进行处理，最后经过组装，检查工序完成产品的生产过程。生产连接器需要有大量的生产技术。

那么，接下来为大家介绍从模具开始的整套工程流程和生产技术。

模具?组装设备?设计制作

用于绝缘体和端子的制造，生产连接器不可缺少的成型模具和冲压模具。模具原则上使用强度和磨损性能较高的优质钢材。在用于制造绝缘体的成型模具内，由于连接器本身精密，模具内的隔板仅占非常微小的空间。为了实现树脂可在狭窄的空间内急速穿过模具，在模具设计上采用了使用CAD能模拟树脂流动状况和分量的流动分析技术。按这种设计方法设计的模具，通过精密工作机械制作而成。模具可左右连接器的品质，它要求超精密加工技术。

成型模具

冲压模具

树脂流动解析

成型工程

接下来，是成型工程。把成型模具和适合每个零部件的成型机配成一套。绝缘体的材料主要为液晶聚合物，尼龙等塑胶树脂。先将这个加工成球状的树脂放入成型机内，加压使其溶解的同时，在模具内瞬间冷却。取出凝固部分。如何又快又稳定地生产产品，是成型技术的关键，丰富的经验至关重要。

绝缘体的材料

模具成型场面

冲压工程

与成型工程一样，每个零部件都需要选择适合的冲压器械和模具。被加工成薄板的材料，放入冲压器械的模具中间，通过上下挤压运动来加压，并逐渐形成连接器的形状。冲压技术的关键，是如何高速并稳定生产精度高、形状复杂的产品。完成冲压的端子将放入卷轴中，开始下一道电镀工程。

冲压器械

冲压工程

电镀工程

进行电镀工程，是为了确保连接器的接触部分不会因生锈、磨损而接触不良，接线部分要保证客户容易进行焊接作业。电镀技术不仅可以确保接触部分的可靠性，同时作为解决环保问题的重要技术之一，是连接器公司必须掌握的一项重要技术。

电镀工程

排水处理设施

组装?检查工程

生产出来的绝缘体、端子，最终使用自动组装机加工为成品。“如何用较少的组装工程，快速并简单地组装，” 组装技术包括工程设计、组装自动器械、工具设计技术，是决定产品质量和成本的重要技术。近年来，连接器越来越微小化，不允许细小的尘埃附着在上面。

自动组装机

检查工程

质量保证技术

前面介绍的支撑从设计开始到生产的质量保证技术，是制造公司不可或缺的最基本的技术。

连接器行业上游原材料为有色金属、稀贵金属、塑胶材料和其它辅助材料等。其中，有色金属主要用于制作连接端子，为避免信号在传输过程中受到过多阻碍或衰退，端子多采用黄铜、铍铜、磷青铜等铜合金板片作为原材料；稀贵金属用以作为电镀材料，最常用的有金、钯金、镍、银等；塑料原料以PBT、PCT、LCP、PPS、NYLON树脂等为主，用于制造连接的外壳部分；辅助材料主要为电镀所需化学试剂，也包括陶瓷、玻璃等外壳部分。原材料成本约占连接器产品成本比例的30%左右。其中，有色金属及稀贵金属占连接器的成本比重最大，塑胶原料和其它辅助材料占比次之。

连接器下游主要应用领域为汽车、通信、消费电子、工业等领域，总占比为71%。连接器前四大应用领域是汽车（23%）、通信（21%）、消费电子（15%）、工业（12%），总共占据71%市场份额，其后依次是交通运输（7%）、军事航空（6%），其它领域如医疗、商业与办公设备等共计占比16%。

数据来源：公开资料整理

连接器产业链

数据来源：公开资料整理

评价连接器质量的基本标准包括机械性能、电气性能、环境性能等。机械性能主要指插拔力和机械寿命。插拔力分为插入力和拔出力（拔出力亦称分离力），两者的要求是不同的。在有关标准中有最大插入力和最小分离力规定，这表明，从使用角度来看，插入力要适当的小（从而有低插入力LIF和无插入力ZIF的结构），而分离力若太小会影响接触的可靠性。另一个重要的机械性能是连接器的机械寿命。机械寿命实际上是一种耐久性指标，它是以一次插入和一次拔出为一个循环，以在规定的插拔循环后连接器能否正常完成其连接功能（如接触电阻值）作为评判依据。连接器的插拔力和机械寿命与接触件结构（正压力大小）接触部位镀层质量（滑动摩擦系数）以及接触件排列尺寸精度（对准度）有关。

电气性能包括稳定的技术电阻、绝缘电阻、抗电强度等。一是应当具有低而稳定的接触电阻。连接器的接触电阻从几毫欧到数十毫欧不等；二是具有稳定的绝缘电阻，绝缘电阻是衡量电连接器接触件之间和接触件与外壳之间绝缘性能的指标，其数量级为数百兆欧至数千兆欧不等；三是具有一定的抗电强度，抗电强度是表征连接器接触件之间或接触件与外壳之间耐受额定试验电压的能力；此外，还有电磁干扰、特性阻抗、传输延迟等其他性能：电磁干扰泄漏衰减是评价连接器的电磁干扰屏蔽效果,电磁干扰泄漏衰减是评价连接器的电磁干扰屏蔽效果，一般在100MHz~10GHz频率范围内测试。对射频同轴连接器而言，还有特性阻抗、插入损耗、反射系数、电压驻波比等电气指标。由于数字技术的发展，为了连接和传输高速数字脉冲信号，出现了一些新型的连接器如高速信号连接器，相应地，还出现了一些新的电气指标，如串扰，传输延迟、时滞等。

环境性能包括主要包括耐温性和耐湿潮性能。一是具有耐温性能，目前连接器的最高工作温度为200℃（少数高温特种连接器除外），最低温度为-65℃。由于连接器工作时，电流在接触点处产生热量，导致温升，因此一般认为工作温度应等于环境温度与接点温升之和。在某些规范中，明确规定了连接器在额定工作电流下容许的最高温升。二是耐湿潮性能，湿潮的侵入会影响连接器的绝缘性能，并锈蚀金属零件。

连接器类型：品种规格丰富、专业方向细分

从连接内容角度来分，连接器可以主要分为光连接器和电连接器，本报告重点分析电连接器。电连接器一般由三部分组成，即接触件、基座和外壳：接触件的作用是导通信号，一般所用材料为铜，具有优良的导电性能、导热性能及机械加工性能；基座的作用是支撑接触件及绝缘，一般所用材料为各种树脂，具有优良的电性能、热性能、质量轻；外壳的作用是屏蔽及保护基座，所用材料比较多，有铜、铝等。电连接器也是电子电路中连接的桥梁，是很多设备中的基础电子元件。

电连接器可按照通用性和相关的技术标准，从形状、频率、连接方式等角度进行划分。从外形来划分，可分为圆形电连接器、矩形电连接器；从频率角度，可分为低频连接器和射频连接器；按连接方式分为螺纹连接、卡口连接、卡锁连接、推拉式连接、直插式连接等；按接触体端接形式分为压接、焊接、绕接、螺钉固定；按环境保护分为耐环境电连接器和普通电连接器；从用途来看，可分为密封电连接器、高温电连接器、分离电连接器、滤波电连接器、电源电连接器及印制线路板用电连接器等。

电连接器的主要类型

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低频和射频连接器

按照频率来划分可以分为低频连接器和射频连接器。低频连接器通常指传输信号频率比较低的连接器，主要应用于军品中的机柜连接器、机床电器、矿山设备以及纺织设备和家电办公产品中。低频连接器又称低频接线端子，这类连接器的传输电流范围较大，其结构大都是多线的。

低频电连接器主要产品应用领域和性能

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高频连接器通常指工作频率在3MHz以上的电路中使用的连接器，主要应用于通信市场、军用雷达及武器系统。射频连接器是与同轴电缆、微带线或其它射频传输线连接，以实现传输线电气连接、分离或不同类型传输线转接的原件。这类连接器在结构上要考虑高频电场的泄漏、反射等问题。由于一般都采用同轴结构的同轴线相连接，所以也常称为同轴连接器。

射频连接器分类方式及类型

数据来源：公开资料整理

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