耐用型连接器的特点有哪些-电子发烧友网

在连接器选型时，传输速率、能够承载的电流、电压等电气互连性能肯定是开发者很关心的因素，而除此之外，连接器的可靠性和耐用性也往往是一个优先考虑的要素。这很好理解——如果一个连接器仅是“温室里的花朵”，无法经受得住真实应用环境中的风风雨雨，那么它标称的性能参数再亮眼也是白搭。

因此，不断增强产品对恶劣环境的耐受力，一直是连接器厂商技术迭代的重要方向，同时也是体现自身产品差异化的一个重要指标。于是，耐用型连接器（Rugged Connector）也就逐渐发展成为一个重要的产品线。

耐用型连接器的特点

所谓“耐用”，不同人可能有不同的理解，不过“耐用型”的连接器通常会包括以下几个特点：

暴露于恶劣环境并在多次配接操作之后仍能够保持机械性能和电气的完整性；

能够承受较高的机械冲击和振动而不影响互连性能；

能够在复杂电磁环境中提供良好的EMI屏蔽特性。

为了提升耐用性，现代的连接器产品通常会通过以下几个方面进行优化：

触点

主要是在触点材料、镀层和结构等方面做文章，从减少触点的接触电阻、增加接触区域的面积、增强配接的法向力、减少环境暴露及反复配接后的机械强度劣化等方面进行优化。

绝缘体

一方面绝缘材料要满足设计规格的要求，另一方面整个绝缘体的结构也要对触点形成全面的保护，尽可能地避免外界因素对触点的影响。

锁定和端接

额外的闩锁机构有助于配接后的连接器应对更高的机械冲击和振动，同时在与PCB的端接方面，也会提供螺丝、焊接、焊钉等紧固方式，以满足高耐用性、稳定性。

密封和屏蔽

对于有防水、防尘和防电磁干扰要求的连接器，专门的密封件和屏蔽层自然不可或缺。

围绕着这样几个方面，各大连接器厂商也是八仙过海，各显其能，在市场打拼中练就了各自的绝活儿。其中，要说Samtec的耐用型连接器产品，其在“触点”设计上的绝技可算是出类拔萃。

独树一帜的Tiger Eye™触点系统

Tiger Eye™触点系统是Samtec的代表作之一，专为微型耐用、高可靠性、高插拔次数的应用而设计，额定的插拔次数高达1，000次以上。

图1：Tiger Eye触点系统

在触点材料的选取上，Tiger Eye系统有精心的考虑。大家知道，触点基材可用的常见材料包括黄铜、磷青铜和铍铜合金（BeCu）。其中，黄铜是三种金属材料中非常便宜的一种，它具有优异的电气性能，但是由于其屈服强度低，因此不太适合做插座中的触点梁片。磷青铜比黄铜更坚固耐用，且具有更好的弹性，适合于对触点插拔次数和弯曲度要求不太高的应用。Tiger Eye触点系统选用的是第三种材料——一种热处理的铍铜合金。这种材料虽然成本更高，但是制成的触点具有非常出色的机械弹性，而且一旦成型和硬化，就可以在各种条件下保持其形状，不仅能够提供更高机械强度和电气性能，对于提高产品的高可靠性和高耐用性也大有裨益，可以说是恶劣环境和高插拔次数应用的理想“人选”。

在触点机械结构的设计上，Tiger Eye系统也颇具匠心。它采用“多指”的结构，触点配接表面位于每个“金手指”平坦、光滑的一侧，光滑的表面可以尽可能延长连接器的插拔寿命，也可减轻对于电镀工艺的压力，接触电阻也更低。

Tiger Eye触点上还有一个很巧妙的“细节”——其尾部设计了一个微槽，允许回流焊时的焊膏穿透槽位，润湿引线上更大的表面积以提供更大的焊点强度；同时，与普通的扁平引线相比，这种具有尾部微槽的连接器能更好地粘附湿焊膏，这些特性都有助于提高连接器装配在PCB上的机械强度。

此外，Tiger Eye触点在鸥翼尾翼和触点之间的过渡区域也有一个微槽，其作用是防止焊锡的“灯芯”效应。虽然在SMT工艺中焊料用量比较少，“灯芯”效应不常见，但是一旦出现，这个微槽就可以破坏毛细作用，防止因焊料迁移到触点接触区域而影响连接性能。

可以说，Tiger Eye触点系统力求在每一个细节上都能够做到位，这也就为基于Tiger Eye触点系统打造性能优异的耐用型连接器产品提供了坚实的基础。

图2：Tiger Eye触点系统的主要特性

基于Tiger Eye™的板对板连接器

目前，Samtec基于Tiger Eye触点系统开发出了有三种间距的产品（0.80mm、1.27mm和2.00mm），其中1.27mm触点间距的TFM/SFM系列针脚/针座板对板连接器就是广受工业领域及其他恶劣环境互连方案用户青睐的产品。

图3：TFM/SFM系列针脚/针座板对板连接器

其中，TFM 1.27mm针脚连接器带护罩壳体，极化设计可实现盲插，其具有直径 0.018“（0.46mm）的柱体端子，单排和双排的布局可支持100个针脚；该系列产品可提供螺丝紧固、焊接片和焊钉等多种选项，能够满足大多数高耐用型应用场景的需求，并可提供垂直、直角、水平安装方式，以及通孔、表面贴装不同端接方式的产品。

图4：TFM系列针脚板对板连接器

与TFM系列针脚配接使用的SFM系列1.27mm针座，也是采用极化的单排和双排布局，可达100个针脚，同样也可提供螺丝固定和焊钉选项以满足高耐用性的要求。其垂直和水平的安装方向，通孔和表面贴装的端接方式，同样也可以为应用带来更大的灵活性。

图5：SFM系列针座板对板连接器

在Tiger Eye触点系统的加持下，TFM/SFM系列板对板连接器的一大亮点当然是在可靠性和耐用性上——这些连接器产品都经过了Samtec极为严格的SET测试（严苛环境测试）。

要知道，SET是Samtec“自定义”的一套衡量连接器抵御恶劣环境能力的测试标准，包括了Samtec之前推出的标准设计资质测试（Design Qualification Testing，DQT）和Extended Life Product™（E.L.P.™）测试的基本项目，并在此基础上增加了一些在更极端/恶劣的应用或环境中针对互连系统应用的附加测试，超过了典型行业标准的要求。因此可以讲，一个产品通过了SET测试并获得下面这个标识，就意味着其已经是耐用型连接器中的“顶流”。

图6：Samtec严苛环境测试（SET）标识

经过SET测试的TFM/SFM系列连接器到底有多“耐用”，通过下面这组产品规格数据，大家就能一目了然：

TFM/SFM系列连接器耐用性规格

100%相对湿度下插拔循环次数：250次

模拟70，000英尺高海拔抗电强度（DWV）：电压300VAC，持续60秒不击穿

静电放电（ESD）测试电压：5kV、10kV、15kV

500次温度循环：温度范围-65°C至+125°C，停留时间30分钟

机械冲击：峰值40G，持续时间11ms，半正弦波形

随机振动：12gRMS，频率5Hz至2，000Hz，每轴持续时间1小时

显而易见，这样的产品应用在军用/航空工业，以及汽车、工业和医疗等领域，你尽可以放心。

本文小结

更快的传输速度、更大的传输功率、更紧凑的产品尺寸、更高的插芯密度……这些都是连接器产品竞争中主要的赛道。而在此基础上，如果谁的产品能够在可靠性和耐用性上独树一帜，则可以进一步赢得差异化的竞争优势，并在一些特定的应用领域赢得重要的位置。