淺談電子連接器結構設計的重要性

馬潔

摘要：因良好的連接器結構設計確保了連接器的可靠性。因此，連接器設計之初，要充分了解客戶需求及其應用場景，以良好設計理念為基礎，通過合理結構設計方案，確保連接器的基本性能。

關鍵詞：連接器;結構設計;重要性

5G是第五代移動通信技術的簡稱，是最新蜂窩移動通信技術。5G網的發展促進了5G通信設備的發展，電子連接器在5G通信設備中發揮著重要作用，其性能穩定可靠性對設備運行起著重要作用。本文重點論述了電子連接器結構設計的重要性。

一、電子連接器概述

電子連接器常被稱為電路連接器和電連接器，將一個回路上的兩個導體橋接起來，使電流或訊號能從一個導體流向另一個導體的導體設備。

1、構成

①接觸件。其是完成電連接功能的核心零件，一般由陽性、陰性接觸件組成接觸對，通過陰、陽接觸件插合完成電連接。

②絕緣體。常稱為基座或安裝板，作用是使接觸件按所需位置和間距排列，并保證接觸件之間和接觸件與外殼之間的絕緣性能。

③殼體。也稱為外殼，是電子連接器產品的外罩，它為內裝絕緣安裝板和插針提供機械保護，并提供插頭和插座插合時的對準，進而將電子連接器固定到設備上。

④附件。其大都有標準件及通用件，通常還分結構附件和安裝附件，結構附件如：卡圈、定位鍵、定位銷、導向銷、聯接環、電纜夾、密封圈、密封墊等;安裝附件如：螺釘、螺母、螺桿、彈簧圈等。

2、優點

①改善生產流程：在簡化電子產品組裝的同時，簡化了批量生產流程。

②便于維修和檢驗：如產品中存在某種故障的電子元件，當帶有連接器時，能方便更換失效元件。

③便于升級更新：隨著技術的進步，與電子連接器相配合，能更新其部件，使之更加完善。

④提高設計靈活性：當設計集成新產品時，使用連接器能使工程師更靈活地使用，并與元組件一起構成系統，具有更高靈活性。

二、連接器結構設計

連接器結構是為連接器產品的內部結構和機械部分而設計的。對于背板連接器，結構設計體現在如何確保連接器各零件間的裝配關系，從而充分保證背板連接器最重要的性能指標。

連接器結構設計是整個連接器設計中最復雜部分，產品結構設計應兼顧產品外形尺寸及功能要求。隨著電子產品的升級換代，包括5G通信產品在內的電子產品對連接器要求越來越高，在終端產品外形尺寸定好的工況下，因其產品外形尺寸受到限制，因而連接器產品結構設計將更具挑戰。

三、片式屏蔽片

1、功能。本文所述的片式屏蔽片在背板連接器中具有橫、縱向排列的信號差分對，其布置在兩排橫向差分對之間，以保護差分對免受電磁干擾。兩個屏蔽片間的空間用于將另一連接器差分對進行相互配合的空間。

片式屏蔽片上接觸點與連接器上其他金屬接地部件接觸，產品上所有屏蔽片連接在一起，以更有效地防止電磁干擾影響高速信號傳輸。

2、結構。片式屏蔽片由銅帶制成，用于沖壓及電鍍后的產品組裝。由于連接器外形尺寸限制，因此其設計有一定局限性，尤其是片式屏蔽片材料厚度不宜過厚，否則會影響產品外形尺寸。在各種限制條件下，片式屏蔽片長度及寬度最終達到42.3mm及6.95mm，長寬比為6：1，因長、寬、厚限制，這種設計不可避免地導致片式屏蔽片剛度不足，在沖壓和電鍍后卷帶包裝易變形。

3、功能實現。實際上，連接器壓接在不同印刷電路板上，壓接公端連接器的印刷電路板安裝在設備機柜中，壓接母端連接器印刷電路板手動插入設備機柜中。這樣的應用系統不可避免地會帶來更大的系統累積容差，給連接器和客戶機柜設計帶來巨大挑戰。實際上，常因兩塊印刷電路板不正確對位，造成連接器被插壞。

對于片式屏蔽片，若其變形用于組裝連接器，當連接器與另一連接器互配時，片式屏蔽片可能會被另一連接器撞壞，無法保證連接器基本功能，這些撞壞現象時常發生在客戶早期樣品測試中。

當兩個連接器配合時，片式屏蔽片進入母端連接器差分對之間的狹小縫隙內，片式屏蔽片上觸點接觸母端連接器差分對組上的屏蔽片，從而將母端連接器上屏蔽片連接在一起。考慮到片式連接器材料厚度、零件公差和組裝位置度，若公端連接器的片式屏蔽片變形，母端連接器差分對之間的窄縫隙不足以使片式屏蔽片順利進入，因此在連接器配合時可能會損壞片式屏蔽片。

4、結構優化方案。考慮到實際應用和產品設計的局限性，在無法絕對保證片式屏蔽片平面度和產品定位精度前提下，要優化其結構設計。在這種情況下，深層檢討產品設計，并采用新的設計，如圖1所示。設計變更前，屏蔽片上端為直線設計，變更后為弧形設計。

結構優化方案原理為：組裝連接器時，片式屏蔽片兩端將限制在塑膠兩端窄槽的中間。屏蔽片與塑膠槽間隙小，只有0.10mm，該間隙足以確保片式屏蔽片兩端位置度。確定片式屏蔽片兩端位置也是解決設計變更后連接器配合時屏蔽片撞壞的關鍵。

采用設計變更后的片式屏蔽片連接器配合示意圖，公端連接器片式屏蔽片端部為弧形，未對母端連接器進行任何設計更改，能看到母端連接器地片及公端連接器片式屏蔽片相對位置關系。該結構因能很好地控制片式屏蔽片在塑料槽中位置，而且屏蔽片兩端直線段短，變形能很好控制。因此，母端連接器差分對之間的縫隙可完全包容片式屏蔽片兩端位置偏差。當公母端產品配合時，公端連接器片式屏蔽片兩端先進入母端連接器差分對之間的狹小縫隙，之后公端連接器片式屏蔽片中心部分依次進入母端連接器差分對之間狹小縫隙，公端連接器片式屏蔽片進入母端連接器差分對之間狹小縫隙是一個循序漸進過程。因此，即使在片式屏蔽片變形或位置精度差工況下，連接器能順利相互配合，確保連接器各性能。

參考文獻

[1]陳松.背板連接器結構設計研究[J].電子技術與軟件工程，2020（10）.

[2]徐祥.淺談電子連接器結構設計的重要性[J].機電元件，2021（05）.