電線插入到插座外殼中，插座外殼再插入到板安裝針座中，這樣組成的有線連接非常流行。這種連接方式提供了一種簡(jiǎn)單、可靠且低成本的解決方案，能在相關(guān)產(chǎn)品的各個(gè)印刷電路板之間提供電源和通信路由，例如用于汽車、工業(yè)、照明和電信應(yīng)用的產(chǎn)品。

不過，這些線對(duì)板連接確實(shí)存在一些缺點(diǎn)。例如，傳統(tǒng)的連接器體積大且非常厚，因此不適合應(yīng)用于緊湊設(shè)計(jì)中。另外，組裝連接器和電纜可能比較困難，從而減慢了批量生產(chǎn)流程。

現(xiàn)在，隨著超緊湊型連接器的推出，這個(gè)問題得以解決。這些連接器的厚度低至 1.4 毫米 (mm)，可兼容自動(dòng)表面貼裝組件和簡(jiǎn)化的電纜結(jié)構(gòu)。盡管這些連接器很小，但能滿足可靠有線連接的機(jī)械和電氣完整性要求，并具有鍍金觸頭、應(yīng)力消除和鎖定機(jī)構(gòu)等功能特征，可在需要時(shí)輕松斷開。

本文簡(jiǎn)要介紹了有線連接的優(yōu)點(diǎn)，然后展示了新一代緊湊型連接器如何在電子產(chǎn)品中更容易利用這些優(yōu)點(diǎn)。然后，本文使用來自 Molex 的產(chǎn)品示例對(duì)這些連接器進(jìn)行剖析，以展示這些連接器如何以如此小的體形提供高完整性的信號(hào)鏈路，以及連接器和關(guān)聯(lián)電纜的特征如何使其適合于大批量裝配。

不斷收縮的有線連接

對(duì)于單個(gè)產(chǎn)品內(nèi)多個(gè)印刷電路板 (PCB) 之間的電力和信號(hào)傳輸，連接器和電纜有望提供一種簡(jiǎn)單、可靠且經(jīng)濟(jì)實(shí)惠的解決方案。但是，要使這種期望成為現(xiàn)實(shí)，這些連接必須足夠可靠，確保即使在遭受振動(dòng)、灰塵和高熱的情況下仍具有高信號(hào)完整性。連接器制造商 Molex 提供了一種經(jīng)過驗(yàn)證的解決方案，該公司開發(fā)了一種包含插座端子、插座外殼和針座的系統(tǒng)。

Molex 線對(duì)板系統(tǒng)的圖解如圖 2 所示。

圖 2：Molex 線對(duì)板系統(tǒng)包括電線、插入插座外殼的插座端子，以及與外殼配接的針座組件。（圖片來源：Molex）

這種類型的常規(guī)系統(tǒng)（例如 Molex 的 Mini-Lock 線對(duì)板系統(tǒng)）使用 2.5 mm 間距來間隔連接器引腳。盡管這些系統(tǒng)能有效地工作，但相對(duì)較寬的間距往往會(huì)使插座和針座的整體尺寸普遍較大。例如，板安裝的 0534260610 6 路針座尺寸為 17.4 mm 寬 x 11.5 mm 深 x 6.7 mm 高（體積為 1340 mm3）。配接插座外殼 (0511020600) 尺寸為 15.5 mm 寬 x 9.5 mm 深 x 5.8 mm 高（體積為 850 mm3）。

最近，Molex 推出了間距更窄的線對(duì)板系統(tǒng)。此類產(chǎn)品包括 2 安培 (A) 的載流量，1.5 mm (5040500691) 和 1.0 mm (5037630691) 的 Pico-Lock 系統(tǒng)，以及 1.2 mm (0781715006) 的 Pico-EZmate 系統(tǒng)。引腳間距變窄使得連接器的整體尺寸明顯縮小（表 1）。

表 1：Mini-Lock (0534260610)、Pico-Lock (5040500691 和 5037630691) 以及 Pico-EZmate 系列 (0781715006) 中六路針座的尺寸。（表格來源：Digi-Key Electronics）

由于連接器系統(tǒng)占用的電路板面積很小并且厚度非常薄（圖 3），因此在先前因太小而無法采用線對(duì)板連接技術(shù)的產(chǎn)品中，工程師可利用可靠且經(jīng)濟(jì)實(shí)惠的線對(duì)板連接。

圖 3：表面貼裝的 Pico-Lock 針座具有 1.5 mm 的厚度，因此可用于緊湊型最終產(chǎn)品。（圖片來源：Molex）

線對(duì)板連接器的關(guān)鍵元件

插座端子是使 Molex 連接器系統(tǒng)如此簡(jiǎn)單的關(guān)鍵元件。該元件首先壓接到電線末端，然后插入到插座外殼中。Molex 提供各種插座端子，包括用于 24 – 28 AWG 電線及其 Pico-Lock 連接器的鍍金端子 (5040520098)，以及用于 28 - 30 AWG 電線及 Pico-EZmate 系統(tǒng)的 0781720411。壓接連接使用 0638275700 壓接器等手動(dòng)工具或自動(dòng)壓接系統(tǒng)來完成。

由壓接的插座端子形成的連接（圖 4）包括幾個(gè)關(guān)鍵部分，如下所述：

• 喇叭口：這是在導(dǎo)體壓接部位邊緣上形成的喇叭口，用作穿入線束的漏斗。這個(gè)部分很重要，因?yàn)樗梢越档筒遄俗由箱J利的邊緣割斷或劃破線束的可能性。
• 導(dǎo)線壓接部位：這是連接中最重要的部分，通過端子圍繞電線導(dǎo)線經(jīng)機(jī)械壓縮而形成，這會(huì)形成一條具有低電阻和高載流能力的通用電氣路徑，而無需進(jìn)行額外的焊接操作。
• 導(dǎo)線刷：這是指在端子的接觸側(cè)延伸超過壓接部位的線束（但不會(huì)侵入壓接連接的配接區(qū)域）。此延伸很重要，因?yàn)樗梢源_保在壓接過程中施加的機(jī)械壓縮作用在電線導(dǎo)線的最大面積上。
• 絕緣層壓接部位：這是端子的一部分，可提供電線支撐以插入外殼并消除應(yīng)力。它需要盡可能牢固地固定住電線，而又不會(huì)切斷導(dǎo)線。

圖 4：Molex 插座端子和工具形成的壓接連接的組成部分。（圖片來源：Molex）

制作精良的壓接連接具有以下特征（圖 5）：

• 絕緣層壓接部位可壓縮而不會(huì)刺穿絕緣層
• 導(dǎo)線刷從導(dǎo)線壓接部分前端伸出的長(zhǎng)度至少等于導(dǎo)線的直徑
• 在絕緣層和導(dǎo)線壓接部分之間的區(qū)域可見絕緣層和導(dǎo)線
• 導(dǎo)線壓接部分在前端和后端顯示出喇叭口形狀
• 過渡和配接部分不受壓接過程干擾

圖 5：結(jié)構(gòu)良好的壓接連接的特征包括：可壓縮而不刺穿絕緣層的絕緣層壓接部分，以及可見的喇叭口。（圖片來源： Molex）

測(cè)量壓接高度是一種非破壞性方法，能快速驗(yàn)證圍繞電線導(dǎo)線經(jīng)機(jī)械壓縮的壓接情況。壓接高度定義為從所形成壓接的頂部表面到底部徑向表面測(cè)得的距離。由于沖頭和鐵鉆工具之間的間隙，而在導(dǎo)線壓接部位底部形成的擠壓件（或小喇叭口），可進(jìn)一步以可視方式指示壓接質(zhì)量。如果鐵鉆磨損或端子壓接過度，則會(huì)導(dǎo)致過度擠壓。如果沖頭和鐵鉆未對(duì)齊或饋入調(diào)整不正確，也可能會(huì)導(dǎo)致擠壓不均勻。

壓接插座端子在組裝后的機(jī)械對(duì)準(zhǔn)也很重要；如果壓接部分和配接部分由于扭曲或彎曲而未對(duì)準(zhǔn)，則會(huì)無法將插座連接器插入連接器針座中。

成功成型后，壓接插座端子將插入插座外殼中。如果壓接插座端子已機(jī)械對(duì)準(zhǔn)，這應(yīng)該不難做到，但之后務(wù)必確保端子與針座正確接合。外殼通常包括鎖定機(jī)構(gòu)，用于防止端子在夾緊到位后因關(guān)聯(lián)電線受到拉扯而斷開。例如，Molex 針對(duì) Pico-Lock 系列端子推出的 5037640601 6 路插座外殼具有一個(gè)模制矛桿，可與插座端子上的金屬矛桿接合，以防止插座從外殼中拉出（圖 6）。

圖 6：在 Molex 的 Pico-Lock 系列中，插座端子上的矛桿與插座外殼上的模制矛桿配接，以將插座固定在位。（圖片來源：Molex）

插座端子插入插座外殼后，即可將完整的電纜組件插入板安裝針座。同樣，該連接器系統(tǒng)的設(shè)計(jì)使這一點(diǎn)相對(duì)簡(jiǎn)單，前提是外殼和針座機(jī)械對(duì)準(zhǔn)（由于連接器非常小，這確實(shí)需要小心謹(jǐn)慎）。與將插座端子鎖定到插座外殼中以防止松脫的方式相同，外殼和針座也包括確保插入針座后不會(huì)輕易斷開的機(jī)構(gòu)。例如，Pico-Lock 系列的 6 路插座外殼包括一個(gè)摩擦鎖和兩個(gè)正向鎖，外殼插入到針座中后，它們即會(huì)接合（圖 7）。

圖 7：Pico-Lock 針座包括一個(gè)摩擦鎖和兩個(gè)正向鎖，以確保牢固接合。（圖片來源：Molex）

專為自動(dòng)化裝配而打造

對(duì)于大批量產(chǎn)品的制造商而言，線對(duì)板系統(tǒng)可能會(huì)成為一個(gè)挑戰(zhàn)，因?yàn)閭鹘y(tǒng)針座具有笨重的外形，并且通常采用通孔連接來安裝到印刷電路板。（例如，Molex 的 Mini-Lock 0534260610 采用通孔技術(shù)。）此類特征使得無法使用自動(dòng)貼片設(shè)備將連接器裝配到板上，從而迫使制造商在生產(chǎn)線上增加人工工序，導(dǎo)致生產(chǎn)速度減慢。

為了克服這個(gè)問題，Molex 的 Pico-EZMate 和 Pico-Lock（板安裝）針座采用了表面貼裝設(shè)計(jì)。這些器件采用焊盤而不是通孔連接，并且可用于直接封裝到自動(dòng)貼片機(jī)所使用的卷盤中。此外，針座具有平坦的表面，有助于從貼片機(jī)真空噴嘴中拾取（圖 8、9 和 10）。

圖 8：Molex 的 Pico-Lock 和 Pico-EZmate 連接器采用表面貼裝設(shè)計(jì)。此處所示為 Pico-Lock 針座的焊盤型式。（圖片來源：Molex）

圖 9：Molex 的 Pico-Lock 和 Pico-EZmate 連接器可以適用于自動(dòng)貼片機(jī)的卷盤形式供貨。此處所示為 Pico-Lock 針座的卷盤包裝。（圖片來源：Molex）

圖 10：Molex 的 Pico-Lock 和 Pico-EZmate 連接器具有大平坦表面，適用于自動(dòng)貼裝機(jī)的真空拾取工具。此處所示為 Pico-Lock 針座的拾取表面。6 路針座的尺寸“A”為 9.8 mm。（圖片來源：Molex）

總結(jié)

線對(duì)板連接器系統(tǒng)提供了一種經(jīng)過驗(yàn)證且低成本的解決方案，能在汽車、工業(yè)、照明和電信產(chǎn)品中的印刷電路板之間提供電源和信號(hào)路由。但是，傳統(tǒng)設(shè)計(jì)相對(duì)較大的尺寸使其無法在更緊湊的最終產(chǎn)品中使用。

現(xiàn)在，新一代緊湊型線對(duì)板系統(tǒng)使工程師能夠?qū)⑦@些產(chǎn)品的優(yōu)點(diǎn)擴(kuò)展到更小的裝置中。只要按照制造商的規(guī)格裝配產(chǎn)品，這些連接器系統(tǒng)就能夠長(zhǎng)期可靠地工作，即使具有最細(xì)引腳間距的連接器，也可以承載高達(dá) 2 A 的電流。

不僅如此，構(gòu)成這些系統(tǒng)一部分的板安裝針座設(shè)計(jì)可與大批量裝配環(huán)境中常見的自動(dòng)貼片機(jī)配合使用。