浅谈电子连接器结构设计的重要性

马洁

摘要：因良好的连接器结构设计确保了连接器的可靠性。因此，连接器设计之初，要充分了解客户需求及其应用场景，以良好设计理念为基础，通过合理结构设计方案，确保连接器的基本性能。

关键词：连接器;结构设计;重要性

5G是第五代移动通信技术的简称，是最新蜂窝移动通信技术。5G网的发展促进了5G通信设备的发展，电子连接器在5G通信设备中发挥着重要作用，其性能稳定可靠性对设备运行起着重要作用。本文重点论述了电子连接器结构设计的重要性。

一、电子连接器概述

电子连接器常被称为电路连接器和电连接器，将一个回路上的两个导体桥接起来，使电流或讯号能从一个导体流向另一个导体的导体设备。

1、构成

①接触件。其是完成电连接功能的核心零件，一般由阳性、阴性接触件组成接触对，通过阴、阳接触件插合完成电连接。

②绝缘体。常称为基座或安装板，作用是使接触件按所需位置和间距排列，并保证接触件之间和接触件与外壳之间的绝缘性能。

③壳体。也称为外壳，是电子连接器产品的外罩，它为内装绝缘安装板和插针提供机械保护，并提供插头和插座插合时的对准，进而将电子连接器固定到设备上。

④附件。其大都有标准件及通用件，通常还分结构附件和安装附件，结构附件如：卡圈、定位键、定位销、导向销、联接环、电缆夹、密封圈、密封垫等;安装附件如：螺钉、螺母、螺杆、弹簧圈等。

2、优点

①改善生产流程：在简化电子产品组装的同时，简化了批量生产流程。

②便于维修和检验：如产品中存在某种故障的电子元件，当带有连接器时，能方便更换失效元件。

③便于升级更新：随着技术的进步，与电子连接器相配合，能更新其部件，使之更加完善。

④提高设计灵活性：当设计集成新产品时，使用连接器能使工程师更灵活地使用，并与元组件一起构成系统，具有更高灵活性。

二、连接器结构设计

连接器结构是为连接器产品的内部结构和机械部分而设计的。对于背板连接器，结构设计体现在如何确保连接器各零件间的装配关系，从而充分保证背板连接器最重要的性能指标。

连接器结构设计是整个连接器设计中最复杂部分，产品结构设计应兼顾产品外形尺寸及功能要求。随着电子产品的升级换代，包括5G通信产品在内的电子产品对连接器要求越来越高，在终端产品外形尺寸定好的工况下，因其产品外形尺寸受到限制，因而连接器产品结构设计将更具挑战。

三、片式屏蔽片

1、功能。本文所述的片式屏蔽片在背板连接器中具有横、纵向排列的信号差分对，其布置在两排横向差分对之间，以保护差分对免受电磁干扰。两个屏蔽片间的空间用于将另一连接器差分对进行相互配合的空间。

片式屏蔽片上接触点与连接器上其他金属接地部件接触，产品上所有屏蔽片连接在一起，以更有效地防止电磁干扰影响高速信号传输。

2、结构。片式屏蔽片由铜带制成，用于冲压及电镀后的产品组装。由于连接器外形尺寸限制，因此其设计有一定局限性，尤其是片式屏蔽片材料厚度不宜过厚，否则会影响产品外形尺寸。在各种限制条件下，片式屏蔽片长度及宽度最终达到42.3mm及6.95mm，长宽比为6：1，因长、宽、厚限制，这种设计不可避免地导致片式屏蔽片刚度不足，在冲压和电镀后卷带包装易变形。

3、功能实现。实际上，连接器压接在不同印刷电路板上，压接公端连接器的印刷电路板安装在设备机柜中，压接母端连接器印刷电路板手动插入设备机柜中。这样的应用系统不可避免地会带来更大的系统累积容差，给连接器和客户机柜设计带来巨大挑战。实际上，常因两块印刷电路板不正确对位，造成连接器被插坏。

对于片式屏蔽片，若其变形用于组装连接器，当连接器与另一连接器互配时，片式屏蔽片可能会被另一连接器撞坏，无法保证连接器基本功能，这些撞坏现象时常发生在客户早期样品测试中。

当两个连接器配合时，片式屏蔽片进入母端连接器差分对之间的狭小缝隙内，片式屏蔽片上触点接触母端连接器差分对组上的屏蔽片，从而将母端连接器上屏蔽片连接在一起。考虑到片式连接器材料厚度、零件公差和组装位置度，若公端连接器的片式屏蔽片变形，母端连接器差分对之间的窄缝隙不足以使片式屏蔽片顺利进入，因此在连接器配合时可能会损坏片式屏蔽片。

4、结构优化方案。考虑到实际应用和产品设计的局限性，在无法绝对保证片式屏蔽片平面度和产品定位精度前提下，要优化其结构设计。在这种情况下，深层检讨产品设计，并采用新的设计，如图1所示。设计变更前，屏蔽片上端为直线设计，变更后为弧形设计。

结构优化方案原理为：组装连接器时，片式屏蔽片两端将限制在塑胶两端窄槽的中间。屏蔽片与塑胶槽间隙小，只有0.10mm，该间隙足以确保片式屏蔽片两端位置度。确定片式屏蔽片两端位置也是解决设计变更后连接器配合时屏蔽片撞坏的关键。

采用设计变更后的片式屏蔽片连接器配合示意图，公端连接器片式屏蔽片端部为弧形，未对母端连接器进行任何设计更改，能看到母端连接器地片及公端连接器片式屏蔽片相对位置关系。该结构因能很好地控制片式屏蔽片在塑料槽中位置，而且屏蔽片两端直线段短，变形能很好控制。因此，母端连接器差分对之间的缝隙可完全包容片式屏蔽片两端位置偏差。当公母端產品配合时，公端连接器片式屏蔽片两端先进入母端连接器差分对之间的狭小缝隙，之后公端连接器片式屏蔽片中心部分依次进入母端连接器差分对之间狭小缝隙，公端连接器片式屏蔽片进入母端连接器差分对之间狭小缝隙是一个循序渐进过程。因此，即使在片式屏蔽片变形或位置精度差工况下，连接器能顺利相互配合，确保连接器各性能。

参考文献

[1]陈松.背板连接器结构设计研究[J].电子技术与软件工程，2020（10）.

[2]徐祥.浅谈电子连接器结构设计的重要性[J].机电元件，2021（05）.