在電子系統(tǒng)中，連接器雖然無處不在，但與那些決定系統(tǒng)重要功能的核心元器件相比，很多時候它們更像是默默無聞的“小透明”，很少被特別提及。不過，在一些特定的嚴(yán)苛環(huán)境的應(yīng)用中，比如航空、航天、無人機(jī)、醫(yī)療、戶外作業(yè)等，連接器的重要性往往會凸顯出來，因?yàn)樗鼈兓ミB的可靠性和穩(wěn)定性會成為電子系統(tǒng)能否安全、可靠運(yùn)行的關(guān)鍵所在。

這時，如何為嚴(yán)苛環(huán)境應(yīng)用選擇“靠譜”的連接器，就成為了一個充滿挑戰(zhàn)性的工作。由此，也催生出了為應(yīng)對這一需求而專門優(yōu)化的“高可靠性連接器”。

如何打造高可靠性連接器？

所謂高可靠性連接器，是指采用特殊的優(yōu)化設(shè)計和提升可靠性的舉措，以確保連接器在嚴(yán)苛的環(huán)境中不會失效，穩(wěn)定而長效地運(yùn)行。在涉及設(shè)備和操作人員安全的場景下，這種高可靠性會顯得更為重要。

這就要求在打造高可靠性連接器時，需要考慮振動和沖擊、工作溫度、物理撞擊、插拔壽命、電纜應(yīng)力釋放、釋氣率等關(guān)鍵因素。下面我們就來一一解析。

1振動和沖擊

不論是持續(xù)不斷的振動，還是突發(fā)性的沖擊，都是嚴(yán)苛環(huán)境下經(jīng)常會發(fā)生的外部影響，也是造成連接器電氣連接不連續(xù)或失效的主要誘因之一。

為了有效抵御振動和沖擊的影響，高可靠性的觸點(diǎn)設(shè)計是關(guān)鍵一環(huán)，通常的做法是增加連接器觸點(diǎn)簧片數(shù)量，形成一個360°環(huán)形接觸區(qū)域，更大限度地增加接觸面積，并確保無論振動發(fā)生在哪個方向，至少有一個簧片能保持電氣連接。

2工作溫度

嚴(yán)苛環(huán)境應(yīng)用難免會面對極端溫度的考驗(yàn)，普通商用連接器工作溫度范圍 （通常在-25℃至+85℃）顯然滿足不了要求，這時就需要溫度范圍寬至-55℃/-65℃到+125℃/+175℃的高可靠連接器來應(yīng)對挑戰(zhàn)。

而應(yīng)對這種極端溫度的挑戰(zhàn)，需要特殊材料的支撐，例如在觸點(diǎn)上采用更高級別的磷青銅或鈹銅材料，塑料外殼材料也需要確保在高低溫下不開裂或變形。

3物理撞擊

這與上文提到的“沖擊”引發(fā)的電氣連接中斷有所不同，物理撞擊主要是指對連接器本身機(jī)械結(jié)構(gòu)造成的損害，包括外力的碰撞，或者是插配、維修時的誤操作（如錯誤地強(qiáng)行插接）對連接器的損壞。

為了避免這些風(fēng)險，高可靠性連接器在設(shè)計時會特別考慮材料與結(jié)構(gòu)的穩(wěn)固性、增加鎖定裝置，以及采用極化、鍵控等防誤配的措施。

4插拔壽命

高可靠性連接器通常需要達(dá)到500次或1,000次的插拔次數(shù)，這要求其觸點(diǎn)有更出色的“耐磨性”，以確保生命周期內(nèi)都能提供出色的電氣連接特性。這需要在觸點(diǎn)材料和鍍層等方面做精心地考慮。

5應(yīng)力釋放

在電纜連接中，連接器會承受更多的壓力和應(yīng)力，這主要來自于用戶拉扯電纜、連接器附近其他區(qū)域的彎曲和形變，以及振動下電纜重量對連接器的牽拉，它們都會導(dǎo)致連接性能的下降甚至失效。

應(yīng)力釋放的辦法包括采用鎖緊螺絲或卡扣鎖、使用電纜夾以及在外殼上增加尾蓋等應(yīng)力消除裝置，或者是通過灌封、注塑等工藝對電纜進(jìn)行固定。這些都是高可靠性連接器優(yōu)化時的技術(shù)選項(xiàng)。

6釋氣率

所有材料都會吸附、溶解一些氣體，在特定的條件下這些氣體會被釋放出來，釋氣率就是指材料在特定環(huán)境中（比如真空或高溫條件下）釋放氣體的速率，是評估材料在高潔凈度、真空或密閉環(huán)境中適用性的關(guān)鍵指標(biāo)，因?yàn)椴牧厢尫诺臍怏w會對設(shè)備性能產(chǎn)生不利影響。為了滿足此類應(yīng)用場景（如太空）所需，就要在連接器設(shè)計時特別考慮采用具有低釋氣率的材料，并滿足相應(yīng)的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。

值得注意的是，想要打造出一款理想的高可靠性連接器，除了上述要素需要考慮之外，還需要考慮連接器的小型化、輕量化以及成本控制等要求，而這些往往與一部分高可靠性設(shè)計理念“相互矛盾”。這些現(xiàn)實(shí)的因素進(jìn)一步讓這項(xiàng)開發(fā)充滿挑戰(zhàn)，不僅需要專業(yè)的積累更要創(chuàng)新的思路。

然而，對于有實(shí)力的廠商而言，挑戰(zhàn)亦是機(jī)遇。Harwin公司在高可靠性連接器領(lǐng)域深耕多年，針對各個行業(yè)、多樣化的應(yīng)用場景，開發(fā)出了品類豐富的解決方案。下面我們就以Harwin的三款明星產(chǎn)品為例，詳細(xì)解讀它們的優(yōu)勢特性，以及可以為哪些高可靠性應(yīng)用賦能。

Datamate連接器高可靠互連的多面手

Datamate連接器系列是Harwin高可靠產(chǎn)品家族中的經(jīng)典款，也是在各種嚴(yán)苛環(huán)境中“久經(jīng)考驗(yàn)”的實(shí)力選手。

2mm間距的Datamate連接器采用Harwin的高可靠性四指鈹銅觸點(diǎn)技術(shù)，確保其即使在極其惡劣的條件下，也能實(shí)現(xiàn)連接的完整性，不會丟失數(shù)據(jù)。這些連接器具有100G抗沖擊、40G抗碰撞和10G抗振動能力，并能在-55°C至+125°C的極端溫度下工作，支持500次配接。

此外，Datamate連接器還提供堅(jiān)固和全防護(hù)的外殼設(shè)計，以及防錯配的極化功能，更大限度地保障觸點(diǎn)等核心部件的安全，讓連接更可靠。

特別值得一提的是，經(jīng)過多年的發(fā)展，Datamate連接器系列已經(jīng)形成了一個完整的產(chǎn)品家族，涵蓋信號、電源、同軸、混合連接等不同應(yīng)用場景，成為可靠互連的多面手，可以滿足航空、航天、賽車、醫(yī)療和工業(yè)等廣泛領(lǐng)域的設(shè)計需求。

表1：Datamate連接器類別及特性（資料來源：Harwin）

Datamate連接器的一個典型的應(yīng)用是飛機(jī)客艙中的乘客服務(wù)單元，該應(yīng)用既需要連接器具有出色的防振動和沖擊特性，也需要長期耐用性和可靠性，還要考慮性價比，帶有螺絲鎖定功能的Datamate J-Tek連接器，連接穩(wěn)固，組裝便捷，正是此類應(yīng)用的理想之選。

Gecko 1.25mm連接器兼具小型化和高可靠

Harwin的Gecko連接器提供了一種薄型的雙排互連解決方案，非常適合在PCB空間有限的場景中應(yīng)用，可提供多達(dá)50個觸點(diǎn)，并有多種配置可供選擇。

Gecko連接器在高可靠性設(shè)計方面考慮得非常全面：

每個觸點(diǎn)可承載2A信號電流（均帶有電負(fù)載；個別觸點(diǎn)電流2.8A），Gecko-MT可提供高達(dá)10A的選項(xiàng)

四指觸點(diǎn)設(shè)計，可在高振動和沖擊下保持電氣接觸

鈹銅觸點(diǎn)，支持-65°C至+150°C的寬溫度范圍

耐用性強(qiáng)，支持1000次配接

鎖前進(jìn)行對接或鎖扣，連接快速便捷

低釋氣率：0.68% TML、0.01% CVCM、0.26 WVR（回收水蒸氣）

此外，Gecko在小型化和輕量化上做了特殊的優(yōu)化，采用1.25mm更緊湊的引腳間距，每個連接器可容納多達(dá)50個觸點(diǎn)。與Micro-D等其他高性能連接器相比，Gecko連接器可節(jié)省高達(dá)45%的空間以及75%的重量。

圖：26觸點(diǎn)帶閂鎖的Gecko連接器（深灰部分）與25觸點(diǎn)的Micro-D（淺灰部分）外形比較（圖源：Harwin）

Gecko連接器既有緊湊的尺寸和極輕的重量（Gecko-SL連接器附帶鎖緊螺絲的平均重量僅為1克），又有出色的性能和可靠性，使其成為功能豐富、高集成度應(yīng)用的優(yōu)選方案，加上它還具有低釋氣率的特性，更使其成為衛(wèi)星等太空應(yīng)用的不二之選。

Kona 8.5mm電源連接器實(shí)現(xiàn)可靠的大功率傳輸

讓我們將目光轉(zhuǎn)向電源連接器。隨著電氣化的發(fā)展和系統(tǒng)復(fù)雜性的增加，新一代電子產(chǎn)品在支持更高功率和可靠性方面，對于電源連接器提出了更高的要求。應(yīng)對這一趨勢，Harwin推出了Kona 8.5mm間距高可靠性電源連接器，其能夠在極端條件下提供出色的電力傳輸性能。

Kona 8.5mm電源連接器每觸點(diǎn)可承載60A的連續(xù)電流，具備250次插拔的耐用性，工作電壓為1500V，8.5mm間距可實(shí)現(xiàn)3,000V無閃絡(luò)。

該電源連接器出色的載流能力和穩(wěn)定可靠的連接特性，得益于連接器公頭采用了6指形鈹銅鍍金觸點(diǎn)，可滿足嚴(yán)苛條件下的電力連接要求。同時，連接器在公頭和母頭上分別設(shè)置了獨(dú)立護(hù)套，有效防止物理損壞和意外觸碰。此外，其堅(jiān)固的線對板設(shè)計也有利于在強(qiáng)烈振動和沖擊環(huán)境下保持穩(wěn)定的電氣連接。

Kona電源連接器還采用了創(chuàng)新的“先插后鎖”機(jī)制，確保觸點(diǎn)在完全插配后再進(jìn)行鎖定，從而避免鎖定過程中可能造成的損壞。母頭連接器外殼配備有不銹鋼拇指螺絲，無需工具即可安裝，讓接插和維修工作更簡便。

Kona 8.5mm高可靠性電源連接器提供線對板2、3、4觸點(diǎn)配置，公頭PCB連接器支持4.5mm通板端接，可在+150°C高溫下工作，還具有低釋氣特性，因此非常適合于電動汽車、電源控制系統(tǒng)、機(jī)器人驅(qū)動器、伺服控制器以及航天等應(yīng)用。

除了傳統(tǒng)應(yīng)用，在無人機(jī)等新興應(yīng)用中，Kona電源連接器也可一顯身手。如今的無人機(jī)平臺，配備有攝像頭、傳感器、飛行控制、導(dǎo)航等豐富的功能，既需要更大的電力和功率支撐，又需要小型化和輕量化設(shè)計以實(shí)現(xiàn)更長的續(xù)航。Kona 2觸點(diǎn)母線連接器與公PCB連接器接合，可在無人機(jī)上實(shí)現(xiàn)高可靠性的60A連接，PCB連接器位于電池一側(cè)，方便拆卸和更換電池，非常便利。

本文小結(jié)

“我用的連接器可靠嗎？”——這是開發(fā)者在面對嚴(yán)苛環(huán)境應(yīng)用時，必須面對的一個“靈魂拷問”。為此，高可靠性連接器的選型也就成了一項(xiàng)必須經(jīng)歷的挑戰(zhàn)。

Harwin開發(fā)的一系列高可靠性連接器，不僅在防振動和沖擊、工作溫度、耐用性、釋氣性能等方面出類拔萃，還能夠在小型化、輕量化、性價比等方面滿足特定應(yīng)用所需，助你事半功倍，快速找到“靠譜”的連接器！