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連接器構件設計(三)
發佈時間:2017-07-19 11:35:49   
簡述:spacer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。
   Spacer

  spacer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尖端的正位度最准,客戶直接對准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穩固的定位在下死點,不會脫落、也不會因爲震動而自行上擡到上死點,此外,在裝配線上,因爲産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准各排端子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校正端子時的接觸爲近似點接觸(只在那一小段平直段的孔壁上接觸),那麽端子施給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.産品的spacer而言,階梯狀的設計,具有保護端子的功能,因爲階梯狀使端子外露于塑膠之外的部分縮小,作業員取放時,比較不容易捏壞端子(此爲客戶的使用經驗),但是伴隨而來的影響則是端子散熱的效果較差、産品總重量較重(曾有客戶抱怨我們的産品比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。

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  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, 但是不鏽鋼就極難做抽引加工。衝壓工程師在抽引模具開發時,初始設計依制工設計的零件R角尺寸制作衝子,但是往往在試模時因爲發生材料破裂便自行將衝子的R角加大,最後是順利抽引出鐵殼,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上會發生幹涉而套不到底或是公母鐵殼在互配時發生幹涉而配不到底。因此最好在這兩個地方預留較大的間隙,並且在設計審查會議中特別提出請衝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後衝的制造方式,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。公母鐵殼互配後必須使兩者做電氣導通,使連接器兩端的系統電路接地電壓成等電位,同時也讓鐵殼的EMI遮蔽效果發揮,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並將它疏通到接地去,發揮其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的GND最先接通,以滿足某些系統設計的需求。因爲鐵殼是最前線,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,像不鏽鋼就不適合,因爲其導電性不好。因爲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,若全面鍍錫則容易産生磨損痕迹。

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  Board lock

  Board lock的功能是確保連接器插板後能平貼PCB,並且在後續系統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。爲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孔內壁以産生足夠的摩擦力,防止退出,切記不可侵犯此專利。因爲産品不會多次插板又拔出,因此並不需要將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。

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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脚注信息
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