連接器各構(gòu)件設(shè)計重點總結(jié)

　　Housing、Contact、Spacer、Shell、Board lock等連接器構(gòu)件如何設(shè)計，這是連接器設(shè)計工程師每天都在思考的問題，也是整機設(shè)計選用連接器時不能忽略的要素之一。本文正是資深連接器設(shè)計工程師做的連接器各構(gòu)件設(shè)計重點總結(jié)，是知識和經(jīng)驗的結(jié)晶。

　　Housing

　　它是整個連接器的主體構(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，需確認其結(jié)構(gòu)強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，施加適當?shù)呐ちΣ荒茉斐善茐?。

　　既然是主體構(gòu)件，自然肩負各零件定位的責(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。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運用，方可確保功能。

　　端子除了靠housing做空間上的定位，還須靠housing對它的固持力量來產(chǎn)生端子力學(xué)行為上的邊界條件(例如懸臂梁式端子的fixed end )，進而在公母座配接時產(chǎn)生適當?shù)恼蛄?，同時避免退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?shù)亩俗拥勾绦螤钜约案缮媪?，才能得到適當?shù)亩俗颖３至?，又不至于因干涉過大造成housing變形或破裂。

　　在電氣功能方面，housing肩負各導(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，因為空氣的絕緣效果遠不及工程塑膠的好。

　　Housing的設(shè)計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，太厚則縮水嚴重，太薄不易飽模，厚薄不均則液態(tài)塑料充填時流動波前不平衡易造成冷卻翹曲。通常制工負責(zé)畫好具備零件功能性的模型交給塑模模具設(shè)計工程師，模具工程師會依經(jīng)驗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)計的肉厚實際尺寸已經(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)該與制工確認逃料后的結(jié)構(gòu)強度是否仍符合功能性的要求(有時在裝配上其他零件之后會有補強結(jié)構(gòu)的功效，應(yīng)一并考慮，例如:鐵殼剛性夠好，則經(jīng)過鉚合于housing上，整體剛性便已足夠)，確認后再進行模流分析與開模動作。

　　塑膠材料簡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插件的真空吸取區(qū)，因此須避免在該處安排進膠點或是模仁接合線，以免真空吸嘴失效。

　　Housing的底面設(shè)計要注意，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。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，也可借調(diào)整各standoff的高度來補償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號入座并產(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微的點接觸，單靠零星的細微點接觸，其阻抗值可能大到幾個歐姆，造成太大的電位降，使電訊接收端無法處理。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便可高枕無憂，但是設(shè)計者須有公差的觀念，不可將設(shè)計的公稱值定在20 gf，建議設(shè)在大約40 gf左右。因為一般I/O連接器的插拔壽命定在數(shù)千次，這代表端子互配時必須是做彈性的變形才能在耐插拔測試結(jié)束時仍保有適當?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)計在40度角以下。