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連接器構件如何設計（一）
發佈時間:2017-07-18 10:57:12
簡述(shu):Housing、Contact、Spacer、Shell、Board lock等連接器構件如何設計，這是連接器設計工程師每天都在思考的問題
Housing、Contact、Spacer、Shell、Board lock等連接器構件如何設計，這是連接器設計工程師每天都在思考的問題，也是整機設計選用連接器時不能忽略的要素之一。本文正是資深連接器設計工程師做的連接器各構件設計重點總結，是知識和經驗的結晶。
Housing
它是整個連接器的主體構件，其他的零件往它身上組裝。它大致決定連接器的外觀尺寸，需確認其結構強度能承受最終使用者正常使用的破壞力或是客戶明定的測試規格(例如:要求施加各方向的力于外接cable，不能看到破壞;或是安裝螺絲時，施加適當的扭力不能造成破壞)。
既然是主體構件，自然肩負各零件定位的責任，因此與其他零件互配部位的尺寸與公差(包括幾何公差)需拿捏適當。重要feature (例如:安裝端子的孔，其抽屜寬度)若是由單一模仁決定其尺寸，而該模仁又可由磨床加工制作，則可設定尺寸公差+/- 0.02 mm，以確保功能。其他如正位度、平面度、輪廓度等幾何公差也要適當運用，方可確保功能。
端子除了靠housing做空間上的定位，還須靠housing對它的固持力量來産生端子力學行爲上的邊界條件(例如懸臂梁式端子的fixed end )，進而在公母座配接時産生適當的正向力，同時避免退pin的情形發生。因此端子與housing的幹涉段尺寸與形狀拿捏必須非常小心。適當的端子倒刺形狀以及幹涉量，才能得到適當的端子保持力，又不至于因幹涉過大造成housing變形或破裂。
在電氣功能方面，housing肩負各導體零件之間的絕緣功能，以一般工程塑膠阻抗值而言，只要射出成型做得到的厚度，後續加工過程又沒有造成結構破壞，則塑膠産生的絕緣阻抗與耐電壓效果都可符合規格要求。只有在吸濕性非常強的材料或是端子壓入造成塑膠隔欄破裂的情況下，可能發生塑膠部分的絕緣阻抗或耐電壓不合格的情形，否則該擔心的多半是裸露在塑膠之外的導體零件之間的絕緣效果，因爲空氣的絕緣效果遠不及工程塑膠的好。
Housing的設計除了考慮上述的功能性，也須考慮射出成型的制造性，太厚或太薄或是厚薄不均都不適合，太厚則縮水嚴重，太薄不易飽模，厚薄不均則液態塑料充填時流動波前不平衡易造成冷卻翹曲。通常制工負責畫好具備零件功能性的模型交給塑模模具設計工程師，模具工程師會依經驗判定該在何處加上什麼樣的逃料以改善成型性，但是若原始設計的肉厚實際尺寸已經很小而又有厚薄比例懸殊的情形，則模具工程師也無法靠逃料調整，制工應避免此種情形發生。模具工程師做好逃料的規劃後，應該與制工確認逃料後的結構強度是否仍符合功能性的要求(有時在裝配上其他零件之後會有補強結構的功效，應一並考慮，例如:鐵殼剛性夠好，則經過鉚合于housing上，整體剛性便已足夠)，確認後再進行模流分析與開模動作。
塑膠材料簡單分爲高溫料與低溫料，以材料的熱變形溫度與一般SMT 制程溫度做比較來區分高溫料與低溫料。一般notebook使用的連接器皆須經曆SMT高溫制程，因此必須選用高溫料。有些情形必須在housing上表面保留足夠的平面供客戶作自動插件的真空吸取區，因此須避免在該處安排進膠點或是模仁接合線，以免真空吸嘴失效。
Housing的底面設計要注意，避免壓到PCB上塗的錫膏，以免造成pad間的短路，因此而有standoff的設計。此外，standoff有另一功能，就是提供SMT type solder tail調整共平面度的基準，也可借調整各standoff的高度來補償housing的翹曲變形。
Contact
連接器的功能主要就是靠端子將電訊從一個電路系統傳到另一電路統，因此公母連接器配接之後，須確保公母端子有對號入座並産生良好的電氣導通。除了靠公母座的housing & shell等零件使公母端子落在正確的互配位置，尚須確保公母端子間的接觸正向力足夠大，足以讓電訊順利通過接觸面，若是接觸正向力不足，則接觸面的微觀狀況便是只有細微的點接觸，單靠零星的細微點接觸，其阻抗值可能大到幾個歐姆，造成太大的電位降，使電訊接收端無法處理。通常鍍金表面的硬度較低且金的導電性佳，因此接觸面的正向力有20 gf便可高枕無憂，但是設計者須有公差的觀念，不可將設計的公稱值定在20 gf，建議設在大約40 gf左右。因爲一般I/O連接器的插拔壽命定在數千次，這代表端子互配時必須是做彈性的變形才能在耐插拔測試結束時仍保有適當的接觸正向力，在端子的選材上，C5210比C5191不易降伏。此外，端子的接觸區鍍金膜厚也必須能承受數千次的磨耗，通常，須耐5000次插拔的docking conn.與module conn.在接觸區鍍金皆爲30micro-inch min.。爲了使連接器整體插入力不要太大，以免使用不順手甚至造成端子被頂退、頂垮，必須注意端子前端的導引斜面不可太陡，一般設計在40度角以下。
建亞電子/臺灣燦達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。
官網：//gsjsf.cn，連接器産品咨詢400-0769-458,0769-83970035.
Housing
它是整個連接器的主體構件，其他的零件往它身上組裝。它大致決定連接器的外觀尺寸，需確認其結構強度能承受最終使用者正常使用的破壞力或是客戶明定的測試規格(例如:要求施加各方向的力于外接cable，不能看到破壞;或是安裝螺絲時，施加適當的扭力不能造成破壞)。
既然是主體構件，自然肩負各零件定位的責任，因此與其他零件互配部位的尺寸與公差(包括幾何公差)需拿捏適當。重要feature (例如:安裝端子的孔，其抽屜寬度)若是由單一模仁決定其尺寸，而該模仁又可由磨床加工制作，則可設定尺寸公差+/- 0.02 mm，以確保功能。其他如正位度、平面度、輪廓度等幾何公差也要適當運用，方可確保功能。
端子除了靠housing做空間上的定位，還須靠housing對它的固持力量來産生端子力學行爲上的邊界條件(例如懸臂梁式端子的fixed end )，進而在公母座配接時産生適當的正向力，同時避免退pin的情形發生。因此端子與housing的幹涉段尺寸與形狀拿捏必須非常小心。適當的端子倒刺形狀以及幹涉量，才能得到適當的端子保持力，又不至于因幹涉過大造成housing變形或破裂。
在電氣功能方面，housing肩負各導體零件之間的絕緣功能，以一般工程塑膠阻抗值而言，只要射出成型做得到的厚度，後續加工過程又沒有造成結構破壞，則塑膠産生的絕緣阻抗與耐電壓效果都可符合規格要求。只有在吸濕性非常強的材料或是端子壓入造成塑膠隔欄破裂的情況下，可能發生塑膠部分的絕緣阻抗或耐電壓不合格的情形，否則該擔心的多半是裸露在塑膠之外的導體零件之間的絕緣效果，因爲空氣的絕緣效果遠不及工程塑膠的好。
Housing的設計除了考慮上述的功能性，也須考慮射出成型的制造性，太厚或太薄或是厚薄不均都不適合，太厚則縮水嚴重，太薄不易飽模，厚薄不均則液態塑料充填時流動波前不平衡易造成冷卻翹曲。通常制工負責畫好具備零件功能性的模型交給塑模模具設計工程師，模具工程師會依經驗判定該在何處加上什麼樣的逃料以改善成型性，但是若原始設計的肉厚實際尺寸已經很小而又有厚薄比例懸殊的情形，則模具工程師也無法靠逃料調整，制工應避免此種情形發生。模具工程師做好逃料的規劃後，應該與制工確認逃料後的結構強度是否仍符合功能性的要求(有時在裝配上其他零件之後會有補強結構的功效，應一並考慮，例如:鐵殼剛性夠好，則經過鉚合于housing上，整體剛性便已足夠)，確認後再進行模流分析與開模動作。
塑膠材料簡單分爲高溫料與低溫料，以材料的熱變形溫度與一般SMT 制程溫度做比較來區分高溫料與低溫料。一般notebook使用的連接器皆須經曆SMT高溫制程，因此必須選用高溫料。有些情形必須在housing上表面保留足夠的平面供客戶作自動插件的真空吸取區，因此須避免在該處安排進膠點或是模仁接合線，以免真空吸嘴失效。
Housing的底面設計要注意，避免壓到PCB上塗的錫膏，以免造成pad間的短路，因此而有standoff的設計。此外，standoff有另一功能，就是提供SMT type solder tail調整共平面度的基準，也可借調整各standoff的高度來補償housing的翹曲變形。
Contact
連接器的功能主要就是靠端子將電訊從一個電路系統傳到另一電路統，因此公母連接器配接之後，須確保公母端子有對號入座並産生良好的電氣導通。除了靠公母座的housing & shell等零件使公母端子落在正確的互配位置，尚須確保公母端子間的接觸正向力足夠大，足以讓電訊順利通過接觸面，若是接觸正向力不足，則接觸面的微觀狀況便是只有細微的點接觸，單靠零星的細微點接觸，其阻抗值可能大到幾個歐姆，造成太大的電位降，使電訊接收端無法處理。通常鍍金表面的硬度較低且金的導電性佳，因此接觸面的正向力有20 gf便可高枕無憂，但是設計者須有公差的觀念，不可將設計的公稱值定在20 gf，建議設在大約40 gf左右。因爲一般I/O連接器的插拔壽命定在數千次，這代表端子互配時必須是做彈性的變形才能在耐插拔測試結束時仍保有適當的接觸正向力，在端子的選材上，C5210比C5191不易降伏。此外，端子的接觸區鍍金膜厚也必須能承受數千次的磨耗，通常，須耐5000次插拔的docking conn.與module conn.在接觸區鍍金皆爲30micro-inch min.。爲了使連接器整體插入力不要太大，以免使用不順手甚至造成端子被頂退、頂垮，必須注意端子前端的導引斜面不可太陡，一般設計在40度角以下。
建亞電子/臺灣燦達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。
官網：//gsjsf.cn，連接器産品咨詢400-0769-458,0769-83970035.
