連接器各構件設計重點總結
Spacer
本文引用地址:http://www.biyoush.com/article/105723.htmspacer主要是將端子的tail做精確的定位,以方便客戶將connector插件于PCB上。若空間容許,可設計成浮動式的:客戶收到貨時spacer在下死點,端子tail凸出spacer底面的長度較短,則tail尖端的正位度最準,客戶直接對準PCB孔位插入,插入過程順便將spacer向上推至定位。設計時要注意如何使spacer穩(wěn)固的定位在下死點,不會脫落、也不會因為震動而自行上抬到上死點,此外,在裝配線上,因為產品檢驗有類似插板的動作,因此也要設計成方便以簡易治工具將spacer自上死點退回到下死點。另外就是考慮spacer如何容易裝配到housing上,要讓端子tail穿過spacer的孔,一般是將spacer孔的上緣做成很大的chamfer,若端子有很多排,則可將spacer做成階梯狀,以便在組裝時分段依序對準各排端子tail而安裝入housing。設計的概念是要靠spacer將端子校正,但是曾經發(fā)生歪斜的端子不但沒被校正反而將spacer帶歪了的情形,當時的對策是將spacer中的端子孔形狀修改,讓平直段的長度縮小到0.2~0.3mm,其余長度都做成上述chamfer的斜面部分,這樣的形狀使spacer校正端子時的接觸為近似點接觸(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point force的集合)就不容易造成spacer翻轉歪斜。以docking conn.產品的spacer而言,階梯狀的設計,具有保護端子的功能,因為階梯狀使端子外露于塑膠之外的部分縮小,作業(yè)員取放時,比較不容易捏壞端子(此為客戶的使用經驗),但是伴隨而來的影響則是端子散熱的效果較差、產品總重量較重(曾有客戶抱怨我們的產品比AMP的多了6~7克)。 Spacer底面的standoff設計不可省,否則必定造成壓錫膏的問題。 Standoff的高度至少要0.15mm。
Shell
Shell的功能包括:機構方面有結構補強、公母座配接框口界定、連接器于PCB的定位、分擔外力等功能。電氣方面有EMI遮蔽、ESD接地甚至有當作power傳輸的通路。以上功能除了必須確保shell與housing穩(wěn)固的接合,尚須做好shell與PCB的接地導通。
Shell的構造分兩種,一是以抽引方式成型,一是以折彎包覆方式成型。前者的結構剛性較佳,但是模具技術較高,材料必須選用延展性佳者, 才不會在抽引加工時破裂。例如SPCC、SPCE與黃銅都適合做抽引加工, 但是不銹鋼就極難做抽引加工。沖壓工程師在抽引模具開發(fā)時,初始設計依制工設計的零件R角尺寸制作沖子,但是往往在試模時因為發(fā)生材料破裂便自行將沖子的R角加大,最后是順利抽引出鐵殼,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角可能都比設計尺寸大多,結果就是鐵殼套到housing上會發(fā)生干涉而套不到底或是公母鐵殼在互配時發(fā)生干涉而配不到底。因此最好在這兩個地方預留較大的間隙,并且在設計審查會議中特別提出請沖壓單位仔細評估確認可行性。折彎包覆式鐵殼的設計,應注意接合處的平整度與結合強度,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容易做鍍后沖的制造方式,也較能夠在鐵殼結構上多做變化,例如:框口前緣可以向外翻出導引斜面,使blind mating容許的初始偏心量較大;也可以在框口上設計一些彈片以利公母鐵殼互相搭接;另外就是在cable end connector上,鐵殼甚至可以與latch做成一體式。公母鐵殼互配后必須使兩者做電氣導通,使連接器兩端的系統(tǒng)電路接地電壓成等電位,同時也讓鐵殼的EMI遮蔽效果發(fā)揮,公母鐵殼間的搭接點愈密則遮蔽效果愈好。但是可能使整體插拔力增加。
至于公母鐵殼各自連接到PCB的grounding layer,則可以自鐵殼本身延伸出插板的焊腳或是經過其他金屬零件連接到PCB,例如經過車件的rivetting nut以及board lock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它疏通到接地去,發(fā)揮其ESD防護功能;或是確保公母配時鐵殼最先搭接,也就使兩個電路系統(tǒng)的GND最先接通,以滿足某些系統(tǒng)設計的需求。因為鐵殼是最前線,最容易被使用者觸及,應要求去除鋒利的下料毛頭,以免割傷使用者。鐵殼的電氣功能與鐵殼材質的導電性有密切關系,因此應盡量選擇導電性較好的材料,像不銹鋼就不適合,因為其導電性不好。因為公母鐵殼互配時必定有相互接觸摩擦,因此表面鍍層應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,若全面鍍錫則容易產生磨損痕跡。
Board lock
Board lock的功能是確保連接器插板后能平貼PCB,并且在后續(xù)系統(tǒng)成品應用中分攤一些外力,有時也肩負鐵殼接地的責任。通常設計時最重要的就是在插板力最小(插板力太大則客戶在SMT制程中無法自動插件)的情況下有適當的抓板力,同時又能包容PCB的孔徑與板厚等尺寸公差。為了共用于兩種板厚尺寸的PCB,AMP有一種設計的專利,它在board lock的兩支腳上各長不只一個的尖角,尖角可直接壓迫PCB孔內壁以產生足夠的摩擦力,防止退出,切記不可侵犯此專利。因為產品不會多次插板又拔出,因此并不需要將board lock設計成完全彈性變形,但是最好請工程分析幫忙確認設計尺寸對應的插板力與抓板力,以免不停設變。
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