连接器IDC端接法的工作原理

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介绍与背景

IDC端接法常用于各种应用中。这种端接技术成功地应用于多触点大批量端接且非常经济的多种行业中。采用绝缘置换连接器(IDC)可以实现多点线缆端接，因为端接力相对较小(通常为几磅，而压接为数百磅)。此外，该技术的另一个优点是消除了压接中所需的剥线操作。因此在许多电子应用中，在使用多股线缆时常采用这种大规模端接。 在很多情况下，使用多股扁平线缆进行这种非常经济的大规模端接。但是，也可使用离散的多股线缆以降低成本，因为消除了线缆剥线准备和端子插入的步骤。此类应用以较低的成本提供高密度线束的快速装配。我们发现IDC线束在装配过程中不合格率低，在工作中性能优异。该技术的优势是应用成本低和可靠性高。有一个缺点是对连接器几何形状的限制。通常具有双排触点的矩形形状为该系统提供最佳的外观尺寸。另外，要求具有防退线装置，因为在线缆振动的情况下，与端子的接触面可能不够稳定。在出现较大机械应力的应用中，常常需要采用双槽，有时需要采用线缆绝缘夹。

设计理念

压接法和IDC接线法之间的关键区别是压接线缆的方式不同。在压接中，预剥线缆和端子在大压力压接模具作用下严重变形，突破其上面的氧化层而获得金属间的接触。通过施加每个触点相对较大的力，该变形包括端子的塑性变形和线缆的轴向挤压。通常是以强力方式产生冷焊，而很少有弹性能量储存于端接系统中。压接触点的关键尺寸是采用压接工具获得的压接高度的公差(如下面图1所示)。这需要仔细的设置和持续监视以保持长时间的压接高度质量。

相反，IDC端接法所需的力要小得多。在这种情况中，将绝缘的线缆压入端子槽内，该槽设计用于使用产生局部塑性变形的剪切力使线缆变形，切穿绝缘层并去除氧化物。这通过一次动作实现，并在线缆与端子之间形成气密性高压力接触面。稳固的IDC系统设计在端子中储存大量的能量，因为端子在端接过程中和之后具有弹性。在IDC端接中，端子的槽宽和插入深度很重要。在落料工艺中很容易将槽宽尺寸控制在0.1密耳。此外，线缆插入由可以简单控制插入深度的工具完成。由于插入深度公差通常为几密耳，可以通过目视检查端接质量。这相对来说更容易适应于生产环境，因此具有优于压接的另一个优点。

性能特征

压接效果良好是因为在压接过程中产生了金属间的接触，由于线缆的轴向挤压而储存了少量的弹性能量。随着时间推移，如果压接头保持在机械稳定的状态，附加的扩散焊可以改善接触面。但是，端子/线缆系统中的应力松弛和蠕变过程趋向于降低其机械稳定性。因此，根据机械设计的不同，蠕变过程可能最终导致退化。如果接触面最初具有边际强度，并由于振动和(或)应力松弛而削弱，那么机械稳定性会限制其使用寿命。

IDC端接的机械稳定性取决于端子的弹性性能和线缆的负载状态。从设计的角度来说，这更容易控制。此外，线缆的防退线装置可以防止线缆与端子接触处的松动。如果是实芯线，通过适当的防退线措施，IDC端接由于其固有的较好的机械稳定性，将具有与压接相同甚至更佳的性能。这是因为偏转的端子中储存的弹性能量维持着大压力接触面。典型情况下，对于小线规例如AWG26，端子设计在接触面提供数磅的力和数密耳的弹性偏转。对于较大的线规例如AWG20，压力可高达15至20磅。

对于多股线，线芯束的机械稳定性对其性能起着重要的作用。有两个因素影响其性能。首先，由于线芯束承受压缩负载，当因机械扰动、应力松弛和蠕变而在槽中松弛时，会有减小接触力的趋势。潜在的松弛水平取决于所使用的多股线的类型。线芯的数量和层次(或绞合)、导体顶部覆层(镀层)以及绝缘类型对机械稳定性起着重要的作用。

对于一定的绝缘类型来说，无镀层、线芯数多、层次少或无的多股线最难可靠地进行端接;而带覆层的7股线是最简单的，常常具有与实芯线相同的性能。其次，由于接触点由有限数量的线芯(通常是7股线中的4股)构成，线芯间的导电性影响着总体导电性。如果线缆镀锡可以优化总体导电性。很显然在多股线的情况中，良好设计的夹紧线缆绝缘层的应力释放是非常重要的。有时附加(或备用)的IDC端子槽可以提供必需的机械稳定性。通过端子适当的偏转量(柔顺度)和有效的应力释放，可以优化多股线IDC端接的机械稳定性。

线缆负载特性

由于每种线缆具有一套独特的参数，必须评估每种情况中的负载特性，以确定端接特定类型线缆的设计标准。实芯线或多股线的负载特性可以在实验室中进行测定，使用固定的测力计模拟给定引导几何形状的槽。测定结果用于确定端子的负载要求(如下面图2所示)。线缆负载特性可以显示在给定设计的力变化曲线上。请注意，斜角、过渡半径和材料厚度显著影响给定线缆的负载特性。

在该分析之后，设计目标是提供通过预定的设计区线缆曲线的端子。通过检视线缆插入模拟装置后的接触区，确定给定几何形状的设计区。根据定义，设计区是绝缘层被置换，导体有效变形形成大压力的金属间接触的负载曲线区域。在多股线的情况中，设计区通常代表机械稳定性最好的负载曲线区域，该区域拥有尽可能多的线芯构成的良好接触，各根线芯没有严重损坏。

试验方法

IDC接触面的机械稳定性对实用性能起着至关重要的作用。因此，振动、机械和热冲击以及温度/湿度循环是在试验中考虑的重要因素。增强这些因素产生模拟的实用老化的实验室试验，应当在产品认证测试中予以重点考虑。在这种试验项目过程中，端接电阻的变化应当作为首要的性能特性进行监视。简单的失效标准10Rc可以用于判断其性能(线缆与端子接触面的最小接触电阻的10倍)。

结论

当我们考虑IDC端接的基本原理时，很显然这种技术可以在许多应用中具有与压接触点相同的良好性能。而且，这种端接可以降低应用成本。这样一种理想的状况促使我们认真地考虑在线束组配操作中应用IDC技术。许多应用中可提供使用IDC技术的机会，能以较低的成本并保持其端接性能。

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