航天电子系统中新型纳小型连接器探析

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航天电子系统中新型纳小型连接器探析

1 引言

随着小型卫星、深空探索和高数值电子仪器装置新时代的到来，人们对航天飞行器上更为复杂

的集成电路、电子数据采集系统和大容量处理器的需求量日益增大。美国航天局（ NASA ）逐

渐将接触件密度向微型模块化方向推进。数字式电子元件随着模块 - 模块之间互连数量的增大

而逐渐受到市场的亲睐。由此可见，D 小型连接器正在逐步让位于纳小型互连器件。实践证

明，纳小型连接器在许多航天应用领域已经以其优越的性能逐渐巩固其突出的优势地位。

2 纳小型互连器件

纳米连接器（ Nano - miniature Connector ）又称纳小型连接器，其插针和插孔采用的间距为 0.

025 英寸，而传统 D 小型连接器则采用 0. 05 英寸间距。这使得纳米连接器插针和壳体的长度

大大缩短，形成了一个体积为 0. 014 英寸 3 的标准型 25 位纳米连接器。它比传统 D 小型连接

器体积小了 10 倍。我们发现，将两个标准的纳小型连接器和传统 D 小型连接器 25 位的插座进

行比较，其重量也由 3. 2 克大幅度地降到 0.39 克。这一外形尺寸和重量上的大幅减小也为印制

板设计和满足其重量目标上提供了许多优势条件，反过来也降低了航天器的发射成本。

从外形上看，纳小型连接器（ 0. 025 英寸中心距）与微小型（即传统的 D 小型）连接器（ 0.

05 英寸中心矩）系统的尺寸差别相当之大，从表 1 的对比可以看得出来。

3 纳小型连接器的结构

铍铜镀金无缝插针和插孔用作纳小型连接器的接触件，而插孔实际上是接触件的有源元件。位

于管状插孔一端的微凹则提供了必要的弹性作用，以保证插头中的插针在插入插座时可以形成

一个较大的接触面积。45 密耳的触点超程可以使镀金插孔管状内侧的接触电阻保持在 0. 003Ω

~0. 008Ω 范围以内。镀金插针直径为 0. 0125 英寸，采用无缝管状结构，其一端为实心。管状

插针和插孔元件的性能超过了标准的航天振动要求，而且没有出现采用过去裂口式插针连接器

时所常见的正弦波共振现象。

选择适当的材料，采用适当的加工方法可以确保航天飞行中具有非常高的性能参数，并进一步

保证接触件的可靠性。互连器件的引线或引线框采用硬压接方式端接到插针和插孔背后的开口

端。

连接器的主体外壳部分为金属铝或不锈钢制成，然后再加上一层注塑模绝缘体聚苯硫醚（

PPS ）.PPS 具有非常优良的机械和电气特性，完全通过NASA 的外部太空电子元件低释气规范

要求，然后再将压接的插针和插孔插入 PPS 绝缘体中，并且其后部采用航天级环氧树脂进行封

装。这一压接- 刺穿方法已经被航天工业证明是一种非常可靠的工艺方法。

纳小型连接器插针和插孔小型化的一个突破是所谓的"性别颠倒",即让插针成为弹性件，并将置

于保护用的绝缘体内，同时将其固定于插合的插孔接触件的捕获半径内。暴露的管状插孔的牢

靠性大大高于直径较小的插合插针。由表 3 可知，纯金属、Au 和Cu 的强度和弹性是很低的，

即使导电性好，作为连接器也是难以应用的。在这种状态下，当插拔一次后就可能不再接触，

可能起不到导电作用。铍青铜的合性能是很好的，可以选用。此外，已用 Ni - Co - Al 弹性合

金做这种器件，其性能与所列的恒弹性金相近。

人们经常采用横截面分析和电性能测试来监测连接器的压接质量。利用间歇式X 射线图像来支

持封装组件的质量保证体系。开发深空系统的关键在于其裕度设计。连接器的性能必须能够满

足多次发射、地球同步轨道运行任务以及航天系统暴露在太阳辐射和月球高寒环境下在10 秒

内所产生的几千次热循环要求。太空机器人以及连接到传感器的柔性互连器件的设计和测试必

须做到在这些条件下的长期试验过程中以及试验之后都能保证其性能要求。许多航天计划从测

试到建立规范标准的整个成本风险约束体制下不失为一种顺理成章的选择。裕度设计和质量保

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摘要：

航天电子系统中新型纳小型连接器探析1引言随着小型卫星、深空探索和高数值电子仪器装置新时代的到来，人们对航天飞行器上更为复杂的集成电路、电子数据采集系统和大容量处理器的需求量日益增大。美国航天局（NASA）逐渐将接触件密度向微型模块化方向推进。数字式电子元件随着模块-模块之间互连数量的增大而逐渐受到市场的亲睐。由此可见，D小型连接器正在逐步让位于纳小型互连器件。实践证明，纳小型连接器在许多航天应用领域已经以其优越的性能逐渐巩固其突出的优势地位。2纳小型互连器件纳米连接器（Nano-miniatureConnector）又称纳小型连接器，其插针和插孔采用的间距为0.025英寸，而传统D小型连接器则...

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