連接器各零件設計重點

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燦達電子，燦達連接器

☆ 電訊傳遞的橋梁，可做signal or power 的傳遞，也可藉後縮短端子做detection以確認公母座是否配接完全。

☆ 須確認其力學行爲，提供適當的正向力、公母配的插拔力、保持力、並且保持在彈性變形範圍內。

☆ 爲確保電氣功能，尚須注意端子的尺寸、銅材與電鍍規格。

☆ 有長短pin安排時，須考慮生産組裝的便利性。

☆ 公母端子互配的wiping distance 要足夠。

☆ 公母接觸區以及SMT 焊接區須避免下料毛頭，必要時coining 成球面以免刮傷接觸表面。

☆ SMT tail 的形狀與尺寸安排恰當。

☆ fine pitch insert molding 的産品，要避免塑料包覆到端子的鍍錫鉛區，以免發生熔錫短路的情形。

☆ 彈性端子在懸臂根部附近應避免大角度、小半徑之折彎，以免因折彎産生的裂紋影響端子的壽命。

☆ through hole type 端子焊腳的pitch不可太小，否則客戶的PCB制作或lay線會有問題。

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奧姆，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。

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，因此在生産在線抽測保持力時，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。

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1.0mm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，否則應考慮廠內組裝的便利性，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:

(1).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。

(2). 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。

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)是集連接器產品研發、製造、銷售一體的專業HR燦達/鴻儒連接器(HR Connector)製造型企業，產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製造,連接器廠家（燦達電子）為客戶提供定制化服務，專案開發。
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