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连接器构件设计(三)
發佈時間:2017-07-19 11:23:42   
簡述:spacer主要是将端子的tail做精确的定位,以方便客户将connector插件于PCB上。
  Spacer

  spacer主要是将端子的tail做精确的定位,以方便客户将connector插件于PCB上。若空间容许,可设计成浮动式的:客户收到货时spacer在下死点,端子tail凸出spacer底面的长度较短,则tail尖端的正位度最准,客户直接对准PCB孔位插入,插入过程顺便将spacer向上推至定位。设计时要注意如何使spacer稳固的定位在下死点,不会脱落、也不会因为震动而自行上抬到上死点,此外,在装配线上,因为产品检验有类似插板的动作,因此也要设计成方便以简易治工具将spacer自上死点退回到下死点。另外就是考虑spacer如何容易装配到housing上,要让端子tail穿过spacer的孔,一般是将spacer孔的上缘做成很大的chamfer,若端子有很多排,则可将spacer做成阶梯状,以便在组装时分段依序对准各排端子tail而安装入housing。设计的概念是要靠spacer将端子校正,但是曾经发生歪斜的端子不但没被校正反而将spacer带歪了的情形,当时的对策是将spacer中的端子孔形状修改,让平直段的长度缩小到0.2~0.3mm,其余长度都做成上述chamfer的斜面部分,这样的形状使spacer校正端子时的接触为近似点接触(只在那一小段平直段的孔壁上接触),那么端子施给spacer的反作用力(也是point force的集合)就不容易造成spacer翻转歪斜。以docking conn.产品的spacer而言,阶梯状的设计,具有保护端子的功能,因为阶梯状使端子外露于塑胶之外的部分缩小,作业员取放时,比较不容易捏坏端子(此为客户的使用经验),但是伴随而来的影响则是端子散热的效果较差、产品总重量较重(曾有客户抱怨我们的产品比AMP的多了6~7克)。 Spacer底面的standoff设计不可省,否则必定造成压锡膏的问题。 Standoff的高度至少要0.15mm。

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  Shell

  Shell的功能包括:机构方面有结构补强、公母座配接框口界定、连接器于PCB的定位、分担外力等功能。电气方面有EMI遮蔽、ESD接地甚至有当作power传输的通路。以上功能除了必须确保shell与housing稳固的接合,尚须做好shell与PCB的接地导通。

  Shell的构造分两种,一是以抽引方式成型,一是以折弯包覆方式成型。前者的结构刚性较佳,但是模具技术较高,材料必须选用延展性佳者, 才不会在抽引加工时破裂。例如SPCC、SPCE与黄铜都适合做抽引加工, 但是不锈钢就极难做抽引加工。冲压工程师在抽引模具开发时,初始设计依制工设计的零件R角尺寸制作冲子,但是往往在试模时因为发生材料破裂便自行将冲子的R角加大,最后是顺利抽引出铁壳,但是在法兰边与抽引段交界处的R角以及抽引段底部四周的R角可能都比设计尺寸大多,结果就是铁壳套到housing上会发生干涉而套不到底或是公母铁壳在互配时发生干涉而配不到底。因此最好在这两个地方预留较大的间隙,并且在设计审查会议中特别提出请冲压单位仔细评估确认可行性。折弯包覆式铁壳的设计,应注意接合处的平整度与结合强度,以免影响公母互配性以及耐插拔性,甚至有可能在客户SMT制程就无法平贴PCB,造成空焊或掉件。折弯包覆式铁壳比较容易做镀后冲的制造方式,也较能够在铁壳结构上多做变化,例如:框口前缘可以向外翻出导引斜面,使blind mating容许的初始偏心量较大;也可以在框口上设计一些弹片以利公母铁壳互相搭接;另外就是在cable end connector上,铁壳甚至可以与latch做成一体式。公母铁壳互配后必须使两者做电气导通,使连接器两端的系统电路接地电压成等电位,同时也让铁壳的EMI遮蔽效果发挥,公母铁壳间的搭接点愈密则遮蔽效果愈好。但是可能使整体插拔力增加。

  至于公母铁壳各自连接到PCB的grounding layer,则可以自铁壳本身延伸出插板的焊脚或是经过其他金属零件连接到PCB,例如经过车件的rivetting nut以及board lock连接到PCB。铁壳通常是连接器的最前线,可以比端子先一步接收外来的静电并将它疏通到接地去,发挥其ESD防护功能;或是确保公母配时铁壳最先搭接,也就使两个电路系统的GND最先接通,以满足某些系统设计的需求。因为铁壳是最前线,最容易被使用者触及,应要求去除锋利的下料毛头,以免割伤使用者。铁壳的电气功能与铁壳材质的导电性有密切关系,因此应尽量选择导电性较好的材料,像不锈钢就不适合,因为其导电性不好。因为公母铁壳互配时必定有相互接触摩擦,因此表面镀层应选择镀镍才够硬耐磨,但是镍的焊锡性不好,最好在铁壳焊脚处选镀锡铅,若全面镀锡则容易产生磨损痕迹。

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  Board lock

  Board lock的功能是确保连接器插板后能平贴PCB,并且在后续系统成品应用中分摊一些外力,有时也肩负铁壳接地的责任。通常设计时最重要的就是在插板力最小(插板力太大则客户在SMT制程中无法自动插件)的情况下有适当的抓板力,同时又能包容PCB的孔径与板厚等尺寸公差。为了共用于两种板厚尺寸的PCB,AMP有一种设计的专利,它在board lock的两支脚上各长不只一个的尖角,尖角可直接压迫PCB孔内壁以产生足够的摩擦力,防止退出,切记不可侵犯此专利。因为产品不会多次插板又拔出,因此并不需要将board lock设计成完全弹性变形,但是最好请工程分析帮忙确认设计尺寸对应的插板力与抓板力,以免不停设变。

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