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連接器構件如何設計(二)
發佈時間:2017-07-18 11:11:22   
簡述:端子的保持力規格設定,因連接器經過SMT高溫後會有保持力降低的情形
   端子的保持力規格設定,因連接器經過SMT高溫後會有保持力降低的情形,因此在生産線上抽測保持力時,要求的規格下限就比端子互配的插入力大了許多,例如每一根端子的互配插入力爲30 gf,但是保持力定成300gf min.,就是考慮到公差的變異、使用者插拔的惡劣狀況以及SMT高溫的破壞力。

連接器

  端子的LLCR規格,除了考慮接觸面的鍍層與正向力所決定的接觸阻抗,尚須考慮端子本身的導體阻抗,這就取決于端子的材料、尺寸。黃銅導電性佳但是機械特性差,只適合做公端子;磷銅導電性較差但是彈性較好,可用以制作彈性母端子;铍銅兼具彈性好、導電性佳的特性,但是材料貴、取得困難又有環保的問題。端子尺寸設計好之後,便可依截面積變化情形分割成數段,分別估算其導體阻抗後累加起來,再加上適當的接觸面阻抗,便可概略估算産品的LLCR值。若是産品有長短不一的端子,則估算最長端子的阻抗即可。

  另一電氣特性是額定電流,這也取決于端子的材質與截面積,截面愈大則單位長度的阻抗愈小,通電流所産生的熱量愈少,則端子溫度上升幅度較小,也就可以傳導較大的電流(額定電流的定義是:端子傳遞該電流時,本身溫度上升幅度不超過攝氏30度)。

  公母端子的wiping distance設定值不可太短,一方面是爲了確保清除表面汙物的效果,一方面也是爲了包容自家的制造公差以及客戶系統的機構公差,一般設計,最短的端子也要有1.0 mm的wiping distance才保險。

  長短pin的設計,有的是爲了降低整體插入力而做成長短pin交錯;有的則是爲了讓端子有配接時間差,例如:希望grounding pin先接通,所以有幾支特別長的端子作爲grounding pin ,另外可安排幾支最短pin在框口的兩端作爲偵測用端子,只要最短pin全部都接通了,就代表其他的訊號端子都已接通(因此偵測端子須安排在框口兩端)。考慮産品的制造公差,長短pin的尺寸差異要適當,以免在worst case失去時間差的效果,一般0.5mm作爲差異量,若一産品有長中短三種端子,各自長度差異爲0.5mm,又要確保最短pin的wiping distance足夠,則産品的尺寸會因而變大。長短pin的位置安排,除非客戶因其他電性功能需求而須指定位置,否則應考量廠內組裝的便利性,因爲不論是靠連續模直接衝出長短pin或是經過2nd forming得到,總是比長度ㄧ致的端子多耗工時或是電鍍多耗貴金屬,因此應該盡量將長或短pin等較特殊的端子安排在同一排端子料帶上(有些産品例如docking connector是由八排端子料帶安裝而成,則應避免長短端子散布在八排料帶上)。

  有些記憶卡的連接器,因爲與端子接觸的是記憶卡上的金手指,有些金手指的鍍金質地較軟,端子稍有不平滑,插拔三五次就可在金手指上看到明顯刮痕,因此須將端子杯口coining成球面以減輕磨耗。否則即使模具設計杯口上表面爲剪切面沒有毛頭,但是經過折彎成杯口時,該處上表面兩邊緣便會因爲Poisson effect而向上翹,因此在公母互配時就只有這向上翹起的兩條edge在公端子(或金手指)上滑動,磨耗問題仍然嚴重。

  SMT産品的焊腳設計,在水平段最好有一個Z字形折彎以避免焊點上過大的熱應力,另外,真正要吃錫的那一段tail與水平面的夾角不可太大,否則造成只有末端或是折彎點處吃錫,都不能通過SMT焊錫的檢驗。端子的電鍍要注意避免鍍錫區直接與鍍金區相連,以免于SMT制程中發生溢錫(solder wicking)的不良情形。當産品pitch很小,端子受housing固持的部分又很短,很難靠裝配方式得到可靠的固持效果與保持力,這時就應考慮insert molding(夾物模壓)的方式。采取此方式在端子方面要注意兩點:

  a. 在塑模內的封料部分的端子寬度尺寸要控制在0.03mm(正負一條半)的變異範圍內(連電鍍層的厚度都要考慮進去),以免過寬遭模具壓壞或是太窄出毛頭。另外封料段應該是平面段,避免在折彎曲面上封料。

  b. insert molding時,高溫液態塑料流經端子表面,溫度可能高于攝氏300度,會造成端子表面的錫鉛熔化而隨塑料向下遊流動,不巧搭接到相鄰端子時,變造成射出成品的short問題。所以必須避免鍍錫鉛區延伸到塑料覆蓋區內。

  彈性端子在公母配時,內部應力最大的地方在懸臂的根部,應該避免該處附近有任何應力集中的情形,折彎半徑太小所造成的裂紋是嚴重的應力集中處,應避免在彈性端子根部附近作半徑太小的折彎,若必須折彎則建議取該材料最小R/T比的兩倍以上的折彎半徑,以免發生裂紋。有些端子設計爲電鍍後做二次折彎再進行裝配,二次折彎點應該爲鍍錫鉛區所涵蓋,因爲錫鉛鍍層比鎳鍍層軟而延展性較佳,比較不會因爲二次折彎而産生鍍層裂紋,但是也因爲比較軟而較容易被折彎治具弄出刮痕。

連接器

  端子以壓入方式與housing組合者,常在端子壓到定位後,治具向後退開時又發生端子向後退出一些的情形,因此最好不要設計成端子靠肩(治具推端子的施力點)與housing後表面切齊,以免無法壓到位。通常靠肩部分是端子裸露在housing之外最寬的地方,也就是相鄰pin間隔著空氣距離最短的地方,要注意此處的耐電壓能力。目前爲止聽過客戶能容許的PCB孔緣間距最小爲0.15mm,因此如果端子在配接框口中的pitch太小,則tail應該錯開成多排以增加PCB孔間距。

建亞電子/台灣燦達HR (Joint Tech Electronic)是集連接器産品研發、制造、銷售一體的專業燦達連接器(HR Connector)制造型企業,産品有環保無鹵電子連接器、線對板連接器、板對板連接器、線對線連接器、小間距FFC/FPC連接器及連接器模具研發制 造,連接器廠家(燦達電子)爲客戶提供定制化服務,專案開發。
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