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连接器构件如何设计(二)
發佈時間:2017-07-18 10:46:57   
簡述:端子的保持力规格设定,因连接器经过SMT高温后会有保持力降低的情形
  端子的保持力规格设定,因连接器经过SMT高温后会有保持力降低的情形,因此在生产线上抽测保持力时,要求的规格下限就比端子互配的插入力大了许多,例如每一根端子的互配插入力为30 gf,但是保持力定成300gf min.,就是考虑到公差的变异、使用者插拔的恶劣状况以及SMT高温的破坏力。

连接器

  端子的LLCR规格,除了考虑接触面的镀层与正向力所决定的接触阻抗,尚须考虑端子本身的导体阻抗,这就取决于端子的材料、尺寸。黄铜导电性佳但是机械特性差,只适合做公端子;磷铜导电性较差但是弹性较好,可用以制作弹性母端子;铍铜兼具弹性好、导电性佳的特性,但是材料贵、取得困难又有环保的问题。端子尺寸设计好之后,便可依截面积变化情形分割成数段,分别估算其导体阻抗后累加起来,再加上适当的接触面阻抗,便可概略估算产品的LLCR值。若是产品有长短不一的端子,则估算最长端子的阻抗即可。

  另一电气特性是额定电流,这也取决于端子的材质与截面积,截面愈大则单位长度的阻抗愈小,通电流所产生的热量愈少,则端子温度上升幅度较小,也就可以传导较大的电流(额定电流的定义是:端子传递该电流时,本身温度上升幅度不超过摄氏30度)。

  公母端子的wiping distance设定值不可太短,一方面是为了确保清除表面污物的效果,一方面也是为了包容自家的制造公差以及客户系统的机构公差,一般设计,最短的端子也要有1.0 mm的wiping distance才保险。

  长短pin的设计,有的是为了降低整体插入力而做成长短pin交错;有的则是为了让端子有配接时间差,例如:希望grounding pin先接通,所以有几支特别长的端子作为grounding pin ,另外可安排几支最短pin在框口的两端作为侦测用端子,只要最短pin全部都接通了,就代表其他的讯号端子都已接通(因此侦测端子须安排在框口两端)。考虑产品的制造公差,长短pin的尺寸差异要适当,以免在worst case失去时间差的效果,一般0.5mm作为差异量,若一产品有长中短三种端子,各自长度差异为0.5mm,又要确保最短pin的wiping distance足够,则产品的尺寸会因而变大。长短pin的位置安排,除非客户因其他电性功能需求而须指定位置,否则应考量厂内组装的便利性,因为不论是靠连续模直接冲出长短pin或是经过2nd forming得到,总是比长度ㄧ致的端子多耗工时或是电镀多耗贵金属,因此应该尽量将长或短pin等较特殊的端子安排在同一排端子料带上(有些产品例如docking connector是由八排端子料带安装而成,则应避免长短端子散布在八排料带上)。

  有些记忆卡的连接器,因为与端子接触的是记忆卡上的金手指,有些金手指的镀金质地较软,端子稍有不平滑,插拔三五次就可在金手指上看到明显刮痕,因此须将端子杯口coining成球面以减轻磨耗。否则即使模具设计杯口上表面为剪切面没有毛头,但是经过折弯成杯口时,该处上表面两边缘便会因为Poisson effect而向上翘,因此在公母互配时就只有这向上翘起的两条edge在公端子(或金手指)上滑动,磨耗问题仍然严重。

  SMT产品的焊脚设计,在水平段最好有一个Z字形折弯以避免焊点上过大的热应力,另外,真正要吃锡的那一段tail与水平面的夹角不可太大,否则造成只有末端或是折弯点处吃锡,都不能通过SMT焊锡的检验。端子的电镀要注意避免镀锡区直接与镀金区相连,以免于SMT制程中发生溢锡(solder wicking)的不良情形。当产品pitch很小,端子受housing固持的部分又很短,很难靠装配方式得到可靠的固持效果与保持力,这时就应考虑insert molding(夹物模压)的方式。采取此方式在端子方面要注意两点:

  a. 在塑模内的封料部分的端子宽度尺寸要控制在0.03mm(正负一条半)的变异范围内(连电镀层的厚度都要考虑进去),以免过宽遭模具压坏或是太窄出毛头。另外封料段应该是平面段,避免在折弯曲面上封料。

  b. insert molding时,高温液态塑料流经端子表面,温度可能高于摄氏300度,会造成端子表面的锡铅熔化而随塑料向下游流动,不巧搭接到相邻端子时,变造成射出成品的short问题。所以必须避免镀锡铅区延伸到塑料覆盖区内。

  弹性端子在公母配时,内部应力最大的地方在悬臂的根部,应该避免该处附近有任何应力集中的情形,折弯半径太小所造成的裂纹是严重的应力集中处,应避免在弹性端子根部附近作半径太小的折弯,若必须折弯则建议取该材料最小R/T比的两倍以上的折弯半径,以免发生裂纹。有些端子设计为电镀后做二次折弯再进行装配,二次折弯点应该为镀锡铅区所涵盖,因为锡铅镀层比镍镀层软而延展性较佳,比较不会因为二次折弯而产生镀层裂纹,但是也因为比较软而较容易被折弯治具弄出刮痕。

连接器

  端子以压入方式与housing组合者,常在端子压到定位后,治具向后退开时又发生端子向后退出一些的情形,因此最好不要设计成端子靠肩(治具推端子的施力点)与housing后表面切齐,以免无法压到位。通常靠肩部分是端子裸露在housing之外最宽的地方,也就是相邻pin间隔着空气距离最短的地方,要注意此处的耐电压能力。目前为止听过客户能容许的PCB孔缘间距最小为0.15mm,因此如果端子在配接框口中的pitch太小,则tail应该错开成多排以增加PCB孔间距。

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