連接器各構(gòu)件設(shè)計(jì)要點(diǎn)總結(jié)

連接器各構(gòu)件設(shè)計(jì)要點(diǎn)總結(jié)Housing、Contact、Spacer、Shell、Boardlock本文正是資深連接器設(shè)計(jì)工程師做的連接器各構(gòu)件設(shè)計(jì)重點(diǎn)總結(jié)Housing它是整個(gè)連接器的主體構(gòu)件，其他的零件往它身上組裝。它大致打算連接器的外觀尺寸，需確認(rèn)其構(gòu)造強(qiáng)度能承受最終使用者正常使用的破壞力或是客戶明定的測(cè)試規(guī)格〔例如：要求施加各方向的力于外接cable，不能看到破壞;或是安裝螺絲時(shí)，施加適當(dāng)?shù)呐ちΣ荒茉斐善茐?。既然是主體構(gòu)件，自然肩負(fù)各零件定位的責(zé)任，因此與其他零件互配部位的尺寸與公差〔包括幾何公差〕需拿捏適當(dāng)。重要feature〔例如：安裝端子的孔，其抽屜寬度〕+/-0.02mm，以確保功能。其他如正位度、平面度、輪廓度等幾何公差也要適當(dāng)運(yùn)用，方可確保功能。端子除了靠housing做空間上的定位，還須靠housing對(duì)它的固持力氣來產(chǎn)生端子力學(xué)行為上的邊界條件〔例如懸臂梁式端子的fixedend，進(jìn)而在公母座配接時(shí)產(chǎn)生適當(dāng)?shù)恼蛄Γ瑫r(shí)避開退pin的情形發(fā)生。因此端子與housing的干預(yù)段尺寸與外形拿捏必需格外留神。適當(dāng)?shù)亩俗拥勾掏庑我约案深A(yù)量，才能得到適當(dāng)?shù)亩俗颖３至?，又不至于因干預(yù)過大造成housing在電氣功能方面，housing肩負(fù)各導(dǎo)體零件之間的絕緣功能，以一般工程塑膠阻抗值而言，只要射出成型做得到的厚度，后續(xù)加工過程又沒有造成構(gòu)造破壞，則塑膠產(chǎn)生的絕緣阻抗與耐電壓效果都可符合規(guī)格要求。只有在吸濕性格外強(qiáng)的材料或是端子壓入造成塑膠隔欄裂開的狀況下，可能發(fā)生塑膠局部的絕緣阻抗或耐電壓不合格的情形，否則該擔(dān)憂的多半是暴露在塑膠之外的導(dǎo)體零件之間的絕緣效果，由于空氣的絕緣效果遠(yuǎn)不及工程塑膠的好。Housing的設(shè)計(jì)除了考慮上述的功能性，也須考慮射出成型的制造性，太厚或太薄或是厚薄不均都不適合，太厚則縮水嚴(yán)峻，太薄不易飽模，厚薄不均則液態(tài)塑料充填時(shí)流淌波前不平衡易造成冷卻翹曲。通常制工負(fù)責(zé)畫好具備零件功能性的模型交給塑模模具設(shè)計(jì)工程師，模具工程師會(huì)依閱歷判定該在何處加上什么樣的逃料以改善成型性，但是假設(shè)原始設(shè)計(jì)的肉厚實(shí)際尺寸已經(jīng)很小而又有厚薄比例懸殊的情形，則模具工程師也無法靠逃料調(diào)整，制工應(yīng)避開此種情形發(fā)生。模具工程師做好逃料的規(guī)劃后，應(yīng)當(dāng)與制工確認(rèn)逃料后的構(gòu)造強(qiáng)度是否仍符合功能性的要求〔有時(shí)在裝配上其他零件之后會(huì)有補(bǔ)強(qiáng)構(gòu)造的成效，應(yīng)一并考慮，例如：鐵殼剛性夠好，則經(jīng)過鉚合于housing上，整體剛性便已足夠，確認(rèn)后再進(jìn)展模流分析與開模動(dòng)作。SMT制程溫度做比較notebook使用的連接器皆須經(jīng)受SMT選用高溫料。有些情形必需在housing上外表保存足夠的平面供客戶作自動(dòng)插件的真空吸取區(qū)，因此須避開在該處安排進(jìn)膠點(diǎn)或是模仁接合線，以免真空吸嘴失效。HousingPCB上涂的錫膏，以免造成pad因此而有standoffstandoffSMTtypesoldertail調(diào)整共平面度的基準(zhǔn)，也可借調(diào)整各standoff的高度來補(bǔ)償housingContact連接器的功能主要就是靠端子將電訊從一個(gè)電路系統(tǒng)傳到另一電路統(tǒng)，因此公母連接器配接之后，須確保公母端子有對(duì)號(hào)入座并產(chǎn)生良好的電氣導(dǎo)通。除了靠公母座的housing&shell正向力足夠大，足以讓電訊順當(dāng)通過接觸面，假設(shè)是接觸正向力缺乏，則接觸面的微觀狀況便是只有微小的點(diǎn)接觸，單靠零星的微小點(diǎn)接觸，其阻抗值可能大到幾個(gè)歐姆，造成太大的電位降，使電訊接收端無法處理。通常鍍金外表的硬度較低且金的導(dǎo)電性佳，因此接觸面的正向力有20gf公稱值定在20gf，建議設(shè)在大約40gfI/O次，這代表端子互配時(shí)必需是做彈性的變形才能在耐插拔測(cè)試完畢時(shí)仍保有適當(dāng)?shù)慕佑|正向力，在端子的選材上，C5210比C5191不易降伏。此外，端子的接觸區(qū)鍍金膜厚也必需能承受數(shù)千次的磨耗，通常，須耐5000dockingconnmoduleconn.在接觸區(qū)鍍金皆為30micro-inchmin.。為了使連接器整體插入力不要太大，以免使用不順手40度角以下。端子的保持力規(guī)格設(shè)定，因連接器經(jīng)過SMT高溫后會(huì)有保持力降低的情形，因此在生產(chǎn)線上抽測(cè)保持力時(shí)，要求的規(guī)格下限就比端子互配的插入力大了很多，例如每一根端子的互配插入力為30gf，但是保持力定成300gfmin.，就是考慮到公差的變異、使用者插拔的惡劣狀況以及SMT端子的LLCR本身的導(dǎo)體阻抗，這就取決于端子的材料、尺寸。黃銅導(dǎo)電性佳但是機(jī)械特性差，只適電性佳的特性，但是材料貴、取得困難又有環(huán)保的問題。端子尺寸設(shè)計(jì)好之后，便可依截面積變化情形分割成數(shù)段，分別估算其導(dǎo)體阻抗后累加起來，再加上適當(dāng)?shù)慕佑|面LLCR抗即可。另一電氣特性是額定電流，這也取決于端子的材質(zhì)與截面積，截面愈大則單位長(zhǎng)度的阻抗愈小，通電流所產(chǎn)生的熱量愈少，則端子溫度上升幅度較小，也就可以傳導(dǎo)較大的電流〔30度。公母端子的wipingdistance效果，一方面也是為了包涵自家的制造公差以及客戶系統(tǒng)的機(jī)構(gòu)公差，一般設(shè)計(jì)，最短的端子也要有1.0mmwipingdistance長(zhǎng)短pinpin端子有配接時(shí)間差，例如：期望groundingpingroundingpinpinpin〔因此偵測(cè)端子須安排在框口兩端?？紁inworstcase一般0.5mm0.5mm，又要確保最pinwipingdistancepin非客戶因其他電性功能需求而須指定位置，否則應(yīng)考量廠內(nèi)組裝的便利性，由于不管是靠連續(xù)模直接沖出長(zhǎng)短pin2ndforming時(shí)或是電鍍多耗貴金屬，因此應(yīng)當(dāng)盡量將長(zhǎng)或短pin等較特別的端子安排在同一排端子料帶上〔有些產(chǎn)品例如dockingconnector子散布在八排料帶上。有些記憶卡的連接器，由于與端子接觸的是記憶卡上的金手指，有些金手指的鍍金質(zhì)地較軟，端子稍有不平滑，插拔三五次就可在金手指上看到明顯刮痕，因此須將端子杯口coining成球面以減輕磨耗。否則即使模具設(shè)計(jì)杯口上外表為剪切面沒有毛頭，但是經(jīng)過折彎成杯口時(shí)，該處上外表兩邊緣便會(huì)由于Poissoneffect而向上翹，因此在公母互配時(shí)就只有這向上翹起的兩條edge在公端子〔或金手指上滑動(dòng)，磨耗問題仍舊嚴(yán)峻。SMTZ字形折彎以避開焊點(diǎn)上過大的熱應(yīng)力，tail處吃錫，都不能通過SMT焊錫的檢驗(yàn)。端子的電鍍要留意避開鍍錫區(qū)直接與鍍金區(qū)相連，以免于SMT〔solderwicking〕的不良情形。當(dāng)產(chǎn)品pitch受housing固持的局部又很短，很難靠裝配方式得到牢靠的固持效果與保持力，這時(shí)就應(yīng)考慮insertmolding〔夾物模壓〕的方式。實(shí)行此方式在端子方面要留意兩點(diǎn)：在塑模內(nèi)的封料局部的端子寬度尺寸要掌握在0.03mm〔正負(fù)一條半的變異范圍〔連電鍍層的厚度都要考慮進(jìn)去應(yīng)當(dāng)是平面段，避開在折彎曲面上封料。insertmolding時(shí)，高溫液態(tài)塑料流經(jīng)端子外表，溫度可能高于攝氏300度，會(huì)造成端子外表的錫鉛熔化而隨塑料向下游流淌，不巧搭接到相鄰端子時(shí)，變?cè)斐缮涑龀蓅hort彈性端子在公母配時(shí)，內(nèi)部應(yīng)力最大的地方在懸臂的根部，應(yīng)當(dāng)避開該處四周有任何應(yīng)力集中的情形，折彎半徑太小所造成的裂紋是嚴(yán)峻的應(yīng)力集中處，應(yīng)避開在彈性端子根部四周作半徑太小的折彎，假設(shè)必需折彎則建議取該材料最小R/T比的兩倍以上的折彎半徑，以免發(fā)生裂紋。有些端子設(shè)計(jì)為電鍍后做二次折彎再進(jìn)展裝配，二次折彎點(diǎn)應(yīng)當(dāng)為鍍錫鉛區(qū)所涵蓋，由于錫鉛鍍層比鎳鍍層軟而延展性較佳，比較不會(huì)由于二次折彎而產(chǎn)生鍍層裂紋，但是也由于比較軟而較簡(jiǎn)潔被折彎治具弄出刮痕。端子以壓入方式與housing組合者，常在端子壓到定位后，治具向后退開時(shí)又發(fā)生端子向后退出一些的情形，因此最好不要設(shè)計(jì)成端子靠肩〔治具推端子的施力點(diǎn)〕與housinghousing的地方，也就是相鄰pin間隔著空氣距離最短的地方，要留意此處的耐電壓力量。目前為止聽過客戶能容許的PCB0.15m太小，則tailPCBSpacerspacer主要是將端子的tail做準(zhǔn)確的定位，以便利客戶將connector插件于PCB上。假設(shè)空間容許，可設(shè)計(jì)成浮動(dòng)式的：客戶收到貨時(shí)spacer在下死點(diǎn)，端子tailspacer底面的長(zhǎng)度較短，則tail尖端的正位度最準(zhǔn)，客戶直接對(duì)準(zhǔn)PCB入過程順便將spacerspacer不會(huì)脫落、也不會(huì)由于震驚而自行上抬到上死點(diǎn)，此外，在裝配線上，由于產(chǎn)品檢驗(yàn)有類似插板的動(dòng)作，因此也要設(shè)計(jì)成便利以簡(jiǎn)易治工具將spacer自上死點(diǎn)退回到下死點(diǎn)。另外就是考慮spacer如何簡(jiǎn)潔裝配到housingtail穿過spacer般是將spacer孔的上緣做成很大的chamfer，假設(shè)端子有很多排，則可將spacer做成階梯狀，以便在組裝時(shí)分段依序?qū)?zhǔn)各排端子tail而安裝入housing。設(shè)計(jì)的概念是要靠spacer將端子校正，但是曾經(jīng)發(fā)生歪斜的端子不但沒被校正反而將spacer帶歪了的情形，當(dāng)時(shí)的對(duì)策是將spacer中的端子孔外形修改，讓平直段的長(zhǎng)度縮小到0.2~0.3mm，其余長(zhǎng)度都做成上述chamferspacer似點(diǎn)接觸〔只在那一小段平直段的孔壁上接觸，那么端子施給spacer的反作用力〔也是pointforcespacerdockingconn.產(chǎn)品的spacer而言，階梯狀的設(shè)計(jì)，具有保護(hù)端子的功能，由于階梯狀使端子外露于塑膠之外的局部縮小，作業(yè)員取放時(shí)，比較不簡(jiǎn)潔捏壞端子〔此為客戶的使用閱歷響則是端子散熱的效果較差、產(chǎn)品總重量較重〔曾有客戶埋怨我們的產(chǎn)品比AMP的多了6~7克。Spacer底面的standoffStandoff的高度至少要0.15mm。ShellShell的功能包括：機(jī)構(gòu)方面有構(gòu)造補(bǔ)強(qiáng)、公母座配接框口界定、連接器于PCB的定位、分擔(dān)外力等功能。電氣方面有EMIESD接地甚至有當(dāng)作power以上功能除了必需確保shell與housingshellPCB通。Shell的構(gòu)造分兩種，一是以抽引方式成型，一是以折彎包覆方式成型。前者的構(gòu)造SPCC、SPCE在抽引模具開發(fā)時(shí)，初始設(shè)計(jì)依制工設(shè)計(jì)的零件R角尺寸制作沖子，但是往往在試模時(shí)由于發(fā)生材料裂開便自行將沖子的R角加大，最終是順當(dāng)抽引出鐵殼，但是在法蘭邊與抽引段交界處的R角以及抽引段底部四周的R角可能都比設(shè)計(jì)尺寸大多，結(jié)果就是鐵殼套到housing上會(huì)發(fā)生干預(yù)而套不到底或是公母鐵殼在互配時(shí)發(fā)生干預(yù)而配不到底。因此最好在這兩個(gè)地方預(yù)留較大的間隙，并且在設(shè)計(jì)審查會(huì)議中特別提出請(qǐng)沖壓?jiǎn)挝蛔屑?xì)評(píng)估確認(rèn)可行性。折彎包覆式鐵殼的設(shè)計(jì)，應(yīng)留意接合處的平坦度與結(jié)合強(qiáng)度，以免影響公母互配性以及耐插拔性，甚至有可能在客戶SMT制程就無法平貼PCB，造成空焊或掉件。折彎包覆式鐵殼比較簡(jiǎn)潔做鍍后沖的制造方式，也較能夠在鐵殼構(gòu)造上多做變化，例如：框口前緣可以向外翻出導(dǎo)引斜面，使blindmatingcableendconnector上，鐵殼甚至可以與latch做成一體式。公母鐵殼互配后必需使兩者做電氣導(dǎo)通，使連接器兩端的系統(tǒng)電路接地電壓成等電位，同時(shí)也讓鐵殼的EMI遮擋效果發(fā)揮，公母鐵殼間的搭接點(diǎn)愈密則遮擋效果愈好。但是可能使整體插拔力增加。至于公母鐵殼各自連接到PCBgroundinglayer，則可以自鐵殼本身延長(zhǎng)出插板的焊腳或是經(jīng)過其他金屬零件連接到PCB，例如經(jīng)過車件的rivettingnutboardlock連接到PCB。鐵殼通常是連接器的最前線，可以比端子先一步接收外來的靜電并將ESD路系統(tǒng)的GND最先接通，以滿足某些系統(tǒng)設(shè)計(jì)的需求。由于鐵殼是最前線，最簡(jiǎn)潔被使用者觸及，應(yīng)要求去除銳利的下料毛頭，以免割傷使用者。鐵殼的電氣功能與鐵殼材質(zhì)的導(dǎo)電性有親熱關(guān)系，因此應(yīng)盡量選擇導(dǎo)電性較好的材料，像不銹鋼就不適合，由于其導(dǎo)電性不好。由于公母鐵殼互配時(shí)必定有相互接觸摩擦，因此外表鍍層應(yīng)選擇鍍鎳才夠硬耐磨，但是鎳的焊錫性不好，最好在鐵殼焊腳處選鍍錫鉛，假設(shè)全面鍍錫則簡(jiǎn)潔產(chǎn)生磨損痕跡。BoardlockBoardlockPCB，并且在后續(xù)系統(tǒng)成品應(yīng)用中分?jǐn)傄恍┩饬?，有時(shí)也肩負(fù)鐵殼接地的責(zé)任。通常設(shè)計(jì)時(shí)最重要的就是在插板力最小〔插板力太大則客戶在SMT〕的狀況下有適當(dāng)?shù)淖グ辶?，同時(shí)又能包涵PCBPCB，AMPboardlockPCB夠的摩擦力，防止退出，切記不行侵害此專利。由于產(chǎn)品不會(huì)屢次插板又拔出，因此并不需要將boardlock的插板力與抓板力，以免不停設(shè)變。較常見的boardlockhooktypekinktype，一般反響是hooktypePCB落，較受客戶歡送。Boardlock是當(dāng)外力產(chǎn)生時(shí)，boardlockhousing產(chǎn)生一個(gè)杠桿效應(yīng)，支點(diǎn)可能在PCB的前緣，或是在housingboardlockboardlock與housing間的結(jié)合強(qiáng)度要足夠，否則后果就是boardlockhousing&contactBoardlock則常常需要再花心思如何讓鐵殼與boardlock導(dǎo)通，以便讓鐵殼接地，發(fā)揮隔離EMI或是疏通ESD的功能。在dockingconn.的設(shè)計(jì)上，常用車制的nut穿過boardlock，housing，shellNut局部的應(yīng)變格外大，一不留神就簡(jiǎn)潔發(fā)生鉚裂的情形，一般承受外表鍍錫處理，比較有延展性，同時(shí)協(xié)作適當(dāng)?shù)墓鼙谌夂褚约般T合深度，應(yīng)可避開鉚裂的情形。此一鉚合用的nut一般又有另一功能，就是供給一個(gè)內(nèi)螺紋供導(dǎo)位用或固定用車件旋轉(zhuǎn)配入，因此在裝配該車件時(shí)，就有可能將扭力傳到nut身上，為避開nuthousing構(gòu)特征來固定nut以防