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板对板两引脚直插式连接器结构设计

项目分类:通用五金配件 发布时间:2021-12-10 ID:449163
  • 板对板两引脚直插式连接器结构设计
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  在消费电子、工业控制板卡、小型智能硬件的板间电气连接场景里,这类两引脚板对板连接器是实现两块平行PCB之间电源或低速信号连通的基础元件,日常做结构设计时经常会用到这类小尺寸接插件,它不需要额外的线束转接,直接通过插针与对应母座的配合就能完成板间的刚性连接,能大幅缩减板间连接占用的设备内部空间。从实际使用场景来看,这类两引脚连接器多用于小电流供电通路、开关量信号传输的场景,比如小型传感器模块与主控板的连接、辅助供电支路的板间对接,因为引脚数量少,不会占用过多PCB布线空间,在对安装体积有严格限制的便携设备、嵌入式控制模块里应用十分普遍。

  从结构设计逻辑来看,这款连接器采用蓝色绝缘基座搭配两根平行直插金属引脚的结构,绝缘基座采用带定位挡边的槽型设计,基座两侧的凸起挡边一方面可以在插接配合时起到导向作用,避免插针偏移导致的弯针、接触不良问题,另一方面也能在焊接完成后对基座形成辅助限位,降低设备受振动时引脚与PCB焊盘之间的应力拉扯。金属引脚采用方形截面设计,相比圆形插针,方形插针在与母座弹片接触时能形成更大的接触面积,降低接触电阻,同时方形结构的抗弯折性能更好,在批量波峰焊或者手工焊接过程中不容易出现引脚变形的问题。

  在安装边界设计上,这款连接器的直插引脚长度适配常规1.6mm板厚的PCB设计,引脚伸出基座底部的长度刚好满足波峰焊的吃锡要求,焊接后焊锡能在引脚根部形成饱满的浸润角,保证焊接可靠性。绝缘基座的整体高度控制在较低范围,两块PCB通过该连接器对接后,板间间隙可以控制在很小的区间,能有效降低整机组装后的整体厚度,适配薄型化设备的设计需求。基座两侧的定位卡槽尺寸与对应母座的卡扣尺寸匹配,插接到位后会形成轻微的卡扣阻尼感,既可以避免日常使用中因为轻微震动导致的接插件松脱,又不会因为卡扣过紧导致后期维护拆卸时损坏PCB焊盘。

  从功能特性上看,绝缘基座采用耐温工程塑料材质,能够耐受波峰焊过程中的高温冲击,不会出现基座融化、变形的问题,同时材料具备一定的阻燃性能,满足电子设备的安全设计要求。两根金属引脚的间距经过精准管控,适配标准PCB封装的焊盘间距,设计PCB封装时不需要额外调整尺寸,直接按照引脚中心距绘制焊盘就能满足贴片、插件的生产工艺要求。在实际选型使用时,这类两引脚连接器因为结构简单,可靠性高,相比多引脚的板对板连接器成本更低,在只需要两路连通的场景下不会造成引脚资源的浪费,同时插接后的接触电阻稳定,能够满足小电流长期通电的使用要求,不会因为接触电阻过大导致的接插件发热问题。

  做三维建模时,这款连接器的结构细节需要重点关注几个部分:首先是绝缘基座的拔模角度,因为这类基座都是注塑成型,外壁需要预留合理的拔模斜度才能保证注塑生产时顺利脱模,不会出现侧壁拉伤的问题;其次是金属引脚与基座的配合过盈量,引脚是压入基座的安装孔内,过盈量太小会导致引脚松动,过盈量太大则会导致注塑基座被撑裂,建模时需要根据材料的形变特性预留合理的配合尺寸;最后是基座底部与PCB表面的贴合间隙,基座底部不能完全紧贴PCB表面,需要预留微小的间隙,避免焊接时助焊剂残留堆积在基座底部无法清理,长期使用后腐蚀焊盘影响连接可靠性。在实际组装过程中,这类连接器的插针需要与对应规格的母座配套使用,母座一般焊接在另一块PCB上,插接时需要保证两块PCB平行,垂直施力将插针压入母座内,避免斜向施力导致插针弯折,日常维护拆卸时也需要垂直向上施力拔出,不能左右撬动,否则很容易导致引脚从基座中松脱或者焊盘从PCB上剥离。

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