連接器各構(gòu)件設(shè)計(jì)重點(diǎn)總結(jié)

　　Housing、Contact、Spacer、Shell、Board lock等連接器構(gòu)件如何設(shè)計(jì)，這是連接器設(shè)計(jì)工程師每天都在思考的問(wèn)題，也是整機(jī)設(shè)計(jì)選用連接器時(shí)不能忽略的要素之一。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)，是知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)的結(jié)晶。

　　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。它大致決定連接器的外觀尺寸，需確認(rèn)其結(jié)構(gòu)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)若是由單一模仁決定其尺寸，而該模仁又可由磨床加工制作，則可設(shè)定尺寸公差+/- 0.02 mm，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)它的固持力量來(lái)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fixed end )，進(jìn)而在公母座配接時(shí)產(chǎn)生適當(dāng)?shù)恼蛄?，同時(shí)避免退pin的情形發(fā)生。因此端子與housing的干涉段尺寸與形狀拿捏必須非常小心。適當(dāng)?shù)亩俗拥勾绦螤钜约案缮媪?，才能得到適當(dāng)?shù)亩俗颖３至?，又不至于因干涉過(guò)大造成housing變形或破裂。

　　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(guò)程又沒(méi)有造成結(jié)構(gòu)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。只有在吸濕性非常強(qiáng)的材料或是端子壓入造成塑膠隔欄破裂的情況下，可能發(fā)生塑膠部分的絕緣阻抗或耐電壓不合格的情形，否則該擔(dān)心的多半是裸露在塑膠之外的導(dǎo)體零件之間的絕緣效果，因?yàn)榭諝獾慕^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)重，太薄不易飽模，厚薄不均則液態(tài)塑料充填時(shí)流動(dòng)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)依經(jīng)驗(yàn)判定該在何處加上什么樣的逃料以改善成型性，但是若原始設(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(wú)法靠逃料調(diào)整，制工應(yīng)避免此種情形發(fā)生。模具工程師做好逃料的規(guī)劃后，應(yīng)該與制工確認(rèn)逃料后的結(jié)構(gòu)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)結(jié)構(gòu)的功效，應(yīng)一并考慮，例如:鐵殼剛性夠好，則經(jīng)過(guò)鉚合于housing上，整體剛性便已足夠)，確認(rèn)后再進(jìn)行模流分析與開模動(dòng)作。

　　塑膠材料簡(jiǎn)單分為高溫料與低溫料，以材料的熱變形溫度與一般SMT 制程溫度做比較來(lái)區(qū)分高溫料與低溫料。一般notebook使用的連接器皆須經(jīng)歷SMT高溫制程，因此必須選用高溫料。有些情形必須在housing上表面保留足夠的平面供客戶作自動(dòng)插件的真空吸取區(qū)，因此須避免在該處安排進(jìn)膠點(diǎn)或是模仁接合線，以免真空吸嘴失效。

　　Housing的底面設(shè)計(jì)要注意，避免壓到PCB上涂的錫膏，以免造成pad間的短路，因此而有standoff的設(shè)計(jì)。此外，standoff有另一功能，就是提供SMT type solder tail調(diào)整共平面度的基準(zhǔn)，也可借調(diào)整各standoff的高度來(lái)補(bǔ)償housing的翹曲變形。

　　Contact

　　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等零件使公母端子落在正確的互配位置，尚須確保公母端子間的接觸正向力足夠大，足以讓電訊順利通過(guò)接觸面，若是接觸正向力不足，則接觸面的微觀狀況便是只有細(xì)微的點(diǎn)接觸，單靠零星的細(xì)微點(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(wú)法處理。通常鍍金表面的硬度較低且金的導(dǎo)電性佳，因此接觸面的正向力有20 gf便可高枕無(wú)憂，但是設(shè)計(jì)者須有公差的觀念，不可將設(shè)計(jì)的公稱值定在20 gf，建議設(shè)在大約40 gf左右。因?yàn)橐话鉏/O連接器的插拔壽命定在數(shù)千次，這代表端子互配時(shí)必須是做彈性的變形才能在耐插拔測(cè)試結(jié)束時(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)鍍金膜厚也必須能承受數(shù)千次的磨耗，通常，須耐5000次插拔的docking conn.與module conn.在接觸區(qū)鍍金皆為30micro-inch min.。為了使連接器整體插入力不要太大，以免使用不順手甚至造成端子被頂退、頂垮，必須注意端子前端的導(dǎo)引斜面不可太陡，一般設(shè)計(jì)在40度角以下。