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为便携式应用选择理想的弹簧式连接器

发布日期:2019-09-23   作者:小天   来源:www.twl-link.cn   编辑:天科乐   访问量:1273

当今的电子设计师面临着挑战,他们要在可靠性,适用性和成本之间找到合适的平衡点,因为他们指定了创建成功和具有竞争力的产品所需的组件。搜索过程的第一步是充分了解应用程序以及它将对涉及的连接器提出的要求。

在某些应用中,连接器在生产过程中会配对一次。在其他情况下,连接器是设备的组成部分,例如在扩展坞或充电器中。这些应用程序中的每一个都需要不同的解决方案。与不适合该应用程序的连接器相比,正确应用的连接器将可以更好地工作并且使用寿命更长。收集和使用这些知识是当今设计师与连接器相关的另一挑战。

有几种方法可以创建用于连接器的插针。最灵活的是精密加工。这不仅提供了高水平的质量和可靠性,而且在设计和材料方面提供了显着的灵活性,允许设计人员指定适合其确切需求的连接器。所得的高精度销具有圆柱几何形状,有时也称为车削销。

典型的转针尺寸范围为0.008英寸(0.2032毫米)至0.250英寸(6.35毫米)。高速车削在所有关键功能上(对于连接器的功能必不可少),可以始终将精密加工的引脚生产到±0.0005英寸(0.0127毫米)的严格公差。该过程不仅高度精确,而且可重复性极佳-不管要制造一千个还是一百万个引脚。

弹簧式连接器(SLC)中的主要组件是弹簧式插针,有时也称为弹簧式触点,弹簧探针或弹簧针。这些器件提供了高度可靠,精密制造的互连解决方案,非常适合各种苛刻的应用。每个弹簧加载的插针均经过精密加工,以确保高质量,低电阻且兼容的连接器,这使其在其他技术上具有优势。



弹簧加载的销钉通常由三个或更多的机加工部件组成,这些部件与内部弹簧组装在一起以提供所需的运动范围。所有这些组件都在镍上电镀了金,以确保在产品的整个生命周期内具有出色的导电性,耐用性和腐蚀防护性能。除了基本的电气要求(电压能力,电流处理和弹簧加载引脚的接触电阻)外,在指定SLC时还需要考虑许多选项。

虽然垂直安装是最常见的布置,但是某些应用需要两个或多个板的水平配合。直角引脚和靶材在通孔和表面安装配置中都可用,间距为0.1英寸(2.54毫米)或0.05英寸(1.27毫米),可为这种挑战提供可靠的小型解决方案。通常需要SLC在同一组件中同时承载电源和信号。标准电源引脚可以在环境温度(20°C)以上升高10°C时承载高达9A的电流。在需要较高电流或较低温升的应用中,可以将引脚加倍,或者可以指定更大的引脚,特别是对于接地连接。

通过在阵列中指定不同长度的弹簧销和柱塞行程,可以创建所谓的先断后通连接。对于在信号连接之前需要向电路加电以避免可能导致电路行为不稳定的不确定状态的应用中,这些功能特别有用。这些连接还允许按键信号根据应用程序的要求早晚配对。

根据应用的机械配置,可能需要不同的行程距离以及自定义的弹簧力。大多数SLC通常会在中风时提供60g的力,尽管备用弹簧很容易获得。对于复杂的多板组件,可以使用双向SLC。一旦将它们以堆栈的形式安装到中间板上,就可以轻松方便地在板上和下安装板。


SLC不仅限于面向PCB的应用。这种通用技术还可以通过带有焊杯或压接桶的插针为接线端子提供连通性。提供各种尺寸,能够容纳最大16AWG的电线,并具有9A的电流处理能力。具有与大多数焊接工艺兼容的耐高温尼龙46绝缘子的SLC可用于穿过金属或导电材料(例如导电外壳或外壳)的连接。

设计SLC时,通常最好将目标对准行程范围的中行程。通常建议压缩率在25–75%之间;不过,一些一次性压缩应用程序会从接近最大压缩率的工作中受益。对于具有最小行程能力的超薄型弹簧销,最好将其压缩在50-85%的范围内。

弹簧销能够与不平行的表面配合,但重要的是要确保将配合力轴向施加到活塞/柱塞上。应避免活塞的侧向接合或侧向加载,因为这可能会因弯曲或断裂而对活塞或弹簧销钉主体造成损坏。

在对插销的控制较少的应用中,最好结合使用支脚硬件或其他功能部件来提供机械支撑,以避免弹簧销过度压缩。

SLC的一大优点是它们的多功能性和与各种表面配合的能力。只要弹簧销柱塞/活塞与平坦或凹入的镀层表面接触,就可以实现良好的连接。这消除了传统的针脚插座连接器系统的一侧,并在组件成本,生产时间和复杂性方面节省了成本。


与镀金PCB焊盘配合是最常见的实现方式,但也可以使用其他机械选项来满足特定的应用要求。对于通孔应用,可以使用专用的钉头销或目标销。在表面贴装应用中,可以使用薄型镀金目标盘来为板表面提供高度导电,耐磨的延伸。通过将弹簧销钉与合适的靶材结合,可以实现不同的配合距离,以适应几乎所有应用。

由于设计不良或磨损造成的连接质量差,会对整个系统的可靠性产生负面影响。因此,经过验证的可靠度对于为应用指定正确的SLC至关重要。自1976年推出以来,IEC 60512一直是测试连接器的机械,电气和气候特性的权威标准。该标准规定了许多测试,以评估连接器的质量和可靠性,包括弹簧力,接触电阻,随机,半正弦和正弦振动,温度快速变化,干热,循环热,冷和载流能力。这些测试是广泛的,并且在原始零件以及已预先循环使用的零件上执行,以确保连接器在实际应用中具有长期可靠性。

指定SLC时,设计人员应查看所有可用的测试数据。著名的制造商通常会引入特定于某些类型连接器的非标准测试,这将为设计人员提供有关连接器在特定应用中可靠运行的能力的进一步保证。

选择一个SLC品牌而不是另一个SLC品牌的另一个有价值的标准是设计支持材料的可用性。大多数制造商将提供多种工具,包括用于快速设计模型的详细3D模型(例如IGESSTEP)和PCB布局建议,以确保实现正确的焊盘图案以实现最佳SLC操作。

随着创新产生新的产品类别,多功能的SLC连接器在实现未来技术方面发挥着重要作用。最初的SLC应用之一(也是迄今为止最受欢迎的一种)是两个或更多PCB之间的板对板连接。随着减小产品尺寸将空间推向高级和模块化设计方法变得越来越流行,制造商正在增加产品中PCB的数量。SLC允许轻松堆叠多个板,并且SLC可以容纳公差堆叠,包括由于不平行的固定或PCB翘曲而引起的较小的未对准。SLC的多功能性使其成为可行的解决方案,无论这些板是平行,垂直,垂直还是水平的。


当今设计中有限的空间也意味着盲配合(在配对过程中看不到连接器的一半)变得越来越普遍。接合期间针脚与插座的未对准可能导致针脚折断或弯曲,触点损坏以及连接不良或丢失。SLC是理想的解决方案,因为不需要插入。当柱塞头接触导电表面(通常是PCB上的焊盘或目标引脚的表面)时,就会建立连接。这些配合表面通常大于弹簧销柱塞,从而进一步消除了有关对准和对部件的潜在损坏的担忧。

随着越来越多的设备成为便携式设备,它们依靠电池电量,并且需要经常在充电座中进行频繁充电。SLC是为便携式仪器中的电池充电以及对接手持设备以进行数据和电源传输的理想解决方案。它们可以通过高度,行程和弹力方面的众多选项轻松集成到任何系统中。柱塞尖端接触,当将电池或设备放入通讯座时,弹簧销允许盲配合和某些不对准。对于最终用户进行连接的应用程序,这是一个不错的选择。

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