电气连接介绍.doc

电子知识
电气连接(3)
　　电气连接广义上是指电气产品中所有电气回路的集合，包括电源连接部件例如电源插头、电源接线端子等、电源线、内部导线、内部连接部件等;而狭义上的电气连接则只是指产品内部将不同导体连接起来的所有方式。电气连接包括：接线端子、PCB连接器、工业连接器、接线盒、重载连接器、电缆、电缆接头、安全栅、接触件等。 为了统一术语，一般所称的电气连接是指狭义上的电气连接，而使用电气连接组件来指广义上的电气连接。
　　用 途: 电气连接广泛应用于电子、电气、工业生产、基础建设、化工、港口、机械、国防、工业控制等领域。
　　电气连接分类
　　一般按照电气连接组件的位置，电气产品中的电气连接组件可以分为外部电气连接组件和内部电气连接组件两大部分。外部电气连接组件是指产品外壳(电气外壳)外部的所有电气连接组件，这些电气连接组件由于不包括在产品外壳(电气外壳)的防护之内，因此，必须单独满足相应的电击防护要求。内部电气连接组件是指产品外壳(电气外壳)内部的所有电气连接组件，这些电气连接组件由于包括在产品外壳(电气外壳)的防护之内，因此，一般只需要满足相应的功能绝缘要求即可。以常见的电饭煲为例(见图1)，它使用电源线组件和供电电网连接提供工作电源，电源线组件通过耦合器与电饭锅的内部实现连接，耦合器通过内部导线连接到内部控制器(限温器、热熔断体)及发热管等部件上，形成电气回路。
　　电气连接组件组成
　　一般电气连接组件主要由电气连接部件(例如接线端子等)、电线电缆、电线固定装置和电线保护装置(例如单独的电线护套等)等部件组成。
　　电气连接部件通过提供适当的机械作用力，将不同的导体部件可靠地固定在一起，实现电气连接。电气连接部件的关键作用在于提供可靠的连接，避免不同导体之间出现接触不良而引起危险。电气连接部件通常由非金属支撑部件和金属连接部件组成，非金属支撑部件作为支撑基础，除了要求能够在长期工作中起到绝缘的作用外，还要求能够承受使用中所支撑导体的发热，不会出现导致危险的变形(对于热塑性材料而言，可以通过球压测试来验证。)并且有一定的阻燃等级，不会成为潜在的火源。
　　电线电缆作为主要的载流部件，除了要求有足够的载流能力之外，还要求有足够的机械强度和绝缘特性，以满足使用中的电击防护要求。
　　为了确保电气连接的长期有效，一般应采取有效措施，避免电线电缆在电气连接部位承受过分的机械应力。通常的解决方法是在电气连接部位附近使用附加固定方式来固定电线电缆，也就是俗称的电线电缆“双重固定方法”。
　　以下分别介绍外部电气连接组件和内部电气连接组件在设计时应当注意的问题。
　　1.电气连接技术分类
　　电子制造中的电气互连技术从根本上说是材料连接技术。而随着科学技术，特别是新材料的不断发展，主要针对金属材料加工的焊接技术也已发展成为面向所有材料(特别是各种新材料)进行连接加工的科学与技术，即意味着“连接”比“焊接”的内容更加广泛。在国际上，也开始用“joining and welding”代替单一的“welding”，或直接使用连接(joining)。电气互连技术是材料连接技术中材料种类最多，连接结构和工艺最复杂，连接与隔离尺寸最精密，同时也是对连接质量和可靠性要求最高、最具发展前景的高科技。
　　材料连接技术是通过机械、冶金、化学和物理方式，由简单型材或零件连接成复杂零件和机器部件的工艺过程，主要有以下3种：
　　(1)机械连接是指用螺钉、铆钉等紧固件或连接件将两个分离型材或零件连接成一个复杂零件或建立电气连通的技术。
　　(2)冶金连接通过加热或加压(或两者并用)使两个分离表面的原子达到晶格距离，从而获得牢固连接的技术，通常称为焊接。
　　(3)物理/化学连接 通过毛细作用、分子间力作用或者相互扩散及他学反应作用，将两个分离表面相互连接。主要有胶接和封接两种工艺。
　　电子制造中的电气互连技术从连接的本质来说也不外乎上述3种，但材料连接强调的是材料连接成零部件结构，而电气互连强调的是接点的电气连通。
　　2.电气连接的级别
　　对于一般电子产品，通常电气互连技术分为芯片级、板卡级和整机级3个级别。芯片级即元器件封装内从裸芯片到对外引线之间的连接板卡级即印制电路板组装连接，整机级则包括电路板之间、电路板与其他零部件以及电路板与机壳面板等连接。
　　在复杂电子系统中，互连级别就不止上述3个级别，若干电路板组成部件，若干部件组成分系统，若干分系统组成系统，都需要电气互连。此外芯片内部晶体管之间、电路与引出凸点的连接也属于电气互连，因此如果从电子制造全过程一体化考虑，互连级别还应
　　该包括晶圆级和系统级，其中系统级内又有分系统。如图6.1.1所示，电子系统从晶圆级到系统级分为7个级别，涵盖了电子制造全过程。
　　虽然对一般电子产品制造而言，芯片级、板卡级和整机级3个级别的分级概念已经够用，即图6.1.1中3个实线框所示的1、2、3级互连。但从技术发展趋势来看，不同级别、不同层面技术的交叉和融合越来越多，晶圆级互连的一些技木，例如晶圆制造中薄膜形成与膜互连技术，在高密度封装/组装技术中已经使用;传统电路板与电路板、电路板与其他零部件之间的连接器加电缆的互连方式，在许多产品中正在被柔性电路板取代。因此，建立全面的、一体化电气互连概念很有必要。
　　3.微连接、宏连接与整机互连
　　从互连接点的尺寸精度可以把电气连接分为微连接和一般连接或称为宏连接，其中0/1/2级互连属于微连接，3级以上属于宏连接。宏连接可以细分为部件级、整机级、分系统级、系统级等，但连接技术相对简单，主要采用可分离连接，即通过各种连接器及线缆实现互连，习惯上把这一类连接统称为整机互连。 HBLXT9785HCC2V
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