簡述汽車連接器接線端子和多芯線束連接界面

王延濤

（河南天海電器有限公司 連接器研發中心，河南 鶴壁 458030）

連接器接線端子和多芯線束的連接是電子線束行業，特別是汽車行業常用的導線連接方式。汽車整車線束又由許多分支線束組成，而分支線束必須通過連接器實現連接，連接核心部件通過接線金屬端子實現電器連接。接線金屬端子簡稱接線端子，它和導線通過焊接或壓接的方式連接。接線端子一般按照用途分為插頭端子、插座端子、孔式端子和U型接頭等端子。汽車線束連接器端子和多芯導線的連接方式多采用冷壓接方式，這是一種比較常用且成熟的連接方式。另一種熱壓接工藝為焊接工藝，即焊接連接，一般采用超聲波焊接的方式。連接器的端子一般同導線連接單元連接，這種連接提供不可拆卸連接的連接界面，一般是摩擦鎖合連接或者材料鎖合連接[1]。本文專題介紹冷壓接和熱壓接的連接界面。

1 端子和多芯線束導線連接界面分類

1.1 冷壓接連接界面

冷壓接是指在端子和導線接觸區域采用冷壓接專用設備施加壓力，實現端子和導線不可拆卸連接的工藝。根據閉合形式可以分為開式壓接或閉式壓接。

1.1.1 開式壓接

開式壓接是端子壓接前壓接尾部是開放式的壓接，常規的F型端子就是這種壓接方式。F型端子擁有大小兩種尾部（圖1），大尾部和小尾部中間有間隔。大小尾部分別壓接絕緣皮線和銅導線，又稱為絕緣壓接尾部和導線壓接尾部。導線壓接尾部通過壓接鉗口壓接住導線并緊固，起到導電和防止拉脫的作用。絕緣壓接尾部通過壓接鉗口壓接并包裹住皮線，起到固定導線的作用，有時候端子需要密封，在絕緣尾部可以固定密封堵，起到密封作用。

圖1 F型壓接尾部示意圖

F型開式壓接導線后，大小尾部連接界面呈現的剖面不同，小尾部剖面形狀像“B”字型，大尾部呈現“O”字型，如圖2所示。

圖2 F型開式壓接界面剖面示意圖

F型接線端子尾部和壓接之后的尺寸（圖3）并無國標規定，因此針對壓接寬度和高度的設計，零部件供應商按照各自的企業標準或者同客戶溝通確定，在USCAR-21標準里定義了影響剖面壓接的一些外觀要求和壓接之后的一些特征要素的技術要求。下文以THB端子1123801舉例說明，見表1。

表1 F型端子壓接數據

圖3 F型端子壓接尺寸示意圖

端子壓接需要做剖面驗證、拉拔力、電壓降等測試項目，滿足國標QC/T 1067或者美標USCAR-21或德標LV214等國內外標準。

1.1.2 閉式壓接界面

閉式壓接是端子壓接前壓接尾部是閉合式的壓接，常規的O型端子就是采用閉式壓接方式，閉式壓接根據壓接之后界面形狀又可分為四點壓接、四方壓接和六方壓接等壓接方式。各種O型壓接界面分類見表3。

閉式端子因為其壓接線束的尾部界面是封閉的，所以只有壓接導線的結構，而且呈現“O”型，比如常見的管式端子、OT端子等（圖4）。閉式端子在汽車行業一般應用于大電流端子和新能源領域的線束（圖5）壓接，具備安全可靠的特點，有一定的市場，端子壓接需要做剖面驗證、拉拔力、電壓降等測試項目，滿足QC/T 1067或者USCAR-21、LV215-1等國內外標準。

圖4 閉式壓接端子例圖

圖5 新能源線束和蓄電池端子應用例圖

O型壓接尾部一般采用自動化或者半自動化壓接機通過壓接鉗口進行壓接，根據壓接模具的設計，可以呈現不同類型壓接剖面。常見的壓接剖面類型見表2。

表2 各種O型壓接界面分類

1.2 焊接連接界面

焊接連接是指在端子和多芯導線接觸區域采用熱壓專用設備施加熱源和壓力實現端子和導線的不可拆卸連接的工藝。焊接工藝，根據加熱原理不同可以分為超聲波焊接、離子焊接和電阻焊接等工藝。超聲波焊接作為一種優質、高效、低耗、清潔的固相連接技術，適用于鋁、銅等高導電、導熱材料的連接，相較于激光焊接、傳統電弧焊、電阻焊，具有焊接效果好、焊接穩定性高、焊接電阻率低和更節能環保等優勢，所以本章節著重介紹超聲波焊接端子的應用。

超聲波焊接技術在端子和線束連接上應用比較成熟，最高技術方法涉及通過以15～40kHz的頻率將絞合線一起振動，從而在單根導線之間形成牢固的冶金結合。這種振動能量會導致表面氧化物在單股導線上形成磨損，從而形成高導電冶金結合。如圖6所示。

圖6 超聲波焊接端子和焊接線束

超聲波焊接端子因為具備生產效率高、焊接性能可靠、電壓降低的特點而被廣泛應用，同時也是線束行業發展的趨勢，行業內常用到焊接標準USCAR-38。超聲波焊接端子連接界面如圖7所示。

圖7 端子和線束導線超聲波焊接界面示意圖

USCAR-38對焊接端子界面的焊接寬度和壓縮比的具體要求見表3。

表3 USCAR-38部分焊接寬度和壓縮比的具體要求

超聲波焊接端子的DV驗證按照USCAR-38標準同壓接一樣需要做剖面驗證、拉拔力、電壓降等實驗項目，特別強調的是超聲波焊接端子針對小線徑（＜6mm2）的端子增加有線束剝離力的測試，相較于USCAR-21增加了對拉脫力的CPK驗證要求。

1.3 機械壓接和超聲波焊接端子優缺點對比

1.3.1 冷壓接

1）端子的壓接電阻相對較大，能量損耗較多，不利于節能減排。

2）端子尾部的存在造成端子成本和制造工藝比較復雜。

3）壓接端子尾部壓接范圍小，不利于設計標準化，需要開發多個鉗口模具，成本較高。

1.3.2 超聲波焊接

1）焊接溫度達不到材料的熔點，減少了對材料的影響。

2）除了焊接銅線外，也可以焊接鋁線，解決了銅端子和鋁線壓接問題。

3）焊接過程簡單，且可靠性好。

4）焊接后連接電阻比壓接電阻小。

超聲波焊接端子目前日趨成熟，線束和端子焊接的應用會更加廣泛。圖8為冷壓接和超聲波焊接。

圖8 冷壓接和超聲波焊接

2 結束語

汽車線束導線和端子常用連接一般通過機械壓接或者超聲波焊接工藝實現，它們的連接界面是不可拆卸連接，要求可靠、低熱、環保、經濟。一般壓接或者焊接之后會熱縮密封管，以保護連接界面被外界油污、灰塵和鹽霧的腐蝕，增強其耐久性能。工程師應了解各種界面的特點，根據技術標準設計合適的端子和導線連接界面方案。