MDC1—9PW1 MDC1—9SL5型微矩形电连接器的研制

2017-03-15左刚强

物联网技术 2017年2期

摘要：文中主要介绍了MDC1-9PW1，MDC1-9SL5微矩形电连接器的结构原理和性能特点，论述了连接器结构设计和装配过程中采用的关键技术。

关键词：1 mm间距；微矩形电连接器；结构原理；性能特点

中图分类号：TG113；TP21 文献标识码：A 文章编号：2095-1302（2017）02-00-02

0 引言

由于通用的1.27 mm间距微矩形电连接器结构太大，在一些微型电子设备上无法应用，不能满足小型化的使用要求，而0.635 mm间距的微矩形电连接器接触件尺寸很小，其接触件绞线插针的扭转刚度还不到1.27 mm间距连接器的十分之一，因而它的技术指标偏低，工作可靠性不高，同时还存在成本高等问题，无法满足重点工程的需要。因此我们研制了MDC1-9PW1，MDC1-9SL5型1 mm间距微矩形电连接器虽然体积很小，但可靠性高，完全能满足现阶段电子设备小型化的需求。

MDC1-9PW1，MDC1-9SL5型1 mm间距微矩形电连接器的主要技术指标见表1所列。

1 设计方案

MDC1-9PW1，MDC1-9SL5型微矩形电连接器设计间距是1 mm。其间距介于1.27 mm和0.635 mm之间。经参考国军标GJB2446A-2011《外壳定位超小型矩形电连接器总规范》的相关要求和美国1 mm印制电路板电连接器相关标准研制而成。MDC1-9PW1产品为安装在印制板上的弯式焊印制板插针连接器，实物如图1所示。MDC1-9SL5产品是与其对插的压接式插孔连接器，实物如图2所示。

2 研制过程

2.1 接触件的设计

插针连接器的接触件为绞线插针，它由十根铜线绞合而成。该绞线插针内圈选用三根Ф0.07 mm的铍青铜线，外圈选用七根Ф0.10 mm铍青铜线，内外圈反向绞合而成，中间鼓起一鼓包，鼓包处最大直径为0.5 mm，与套管压接后成为一体，实物如图3所示。而与之对应的连接器插孔选用黄铜线，插孔最小的内径为0.45mm，实物如图4所示。

2.2 绝缘基座的设计

绝缘基座选用聚苯硫醚，它具有耐高温、耐环境、强度高等特点。这些特点正好能满足连接器对高强度和耐高温等性能的要求。基座孔间距为1 mm，排距为0.866 mm，MDC1-9PW1基座如图5所示，MDC1-9SL5基座如图6所示。绝缘基座电性能指标主要包括绝缘电阻、耐电压。绝缘基座的绝缘电阻可通过下式计算：

2.3 外壳设计

MDC1-9PW1外壳在灌封端出线处设计向内凹0.5 mm，可使外壳与印制板排线绝缘。壳体为一体结构，接线柱能被保护在壳体内，仅露出引脚，引脚网格尺寸为1 mm×2 mm。外壳两端设计有水平方向和垂直方向连接的内螺纹孔结构，如图7所示。MDC1-9SL5外壳两端设计了台阶孔，孔内设有装卡环的凹槽，外壳两侧平面上设有防滑槽，用以防止小器件手持时易滑落的情况发生，MDC1-9SL5插孔连接器如图8所示。

2.4 安装结构的设计

MDC1-9SL5插孔连接器的锁紧附件由螺钉和卡环组成。螺钉上设计有卡槽，通过在外壳内安装弹性卡环，使其与螺钉卡槽配合，卡住螺钉，如图9所示。MDC1-9PW1插针连接器靠外壳两端垂直方向内螺纹孔安装在印制板上，靠外壳两端水平方向内螺纹孔与插孔连接器连接，如图10所示。

3 接触件插拔力及机械寿命分析

3.1 接触件插拔力的计算

对于镀金接触件而言，通常其最小正压力为25 gf，本产品的接触件结合设计经验选用1.5倍的安全系数，最终确定接触件设计的最小正压力为37.5 gf。接触件插拔力的大小与接触正压力和接触件之间的摩擦系数有关，接触件插拔力G的大小等于摩擦力F，μ为摩擦系数，即G=F=μN 。

当正压力小于200 gf时，金与金之间的摩擦系数为0.4，接触件的最小正压力为37.5 gf，根据上式可以计算出接触件插拔力的最小值为：

G=37.5×0.4=15 gf =0.147（N）

接触件插拔力的最小值是指在插孔尺寸最大，绞线插针尺寸最小时测出的接触件插拔力。

3.2 机械寿命分析

连接器在正常使用时的插入和拔出过程会引起接触件等零件产生磨损，这些磨损会降低连接器的机械和电气性能，因而影响连接器的使用寿命。

一般来说接触件的磨损是影响连接器寿命的主要因素，我们对MDC1-9PW1，MDC1-9SL5型微矩形电连接器进行了插拔寿命试验，并记录了接触电阻的变化情况，如图11所示。

从图11可以看出，随着插拔次数的增加接触电阻也随之变化，但在700次以前变化都很小，没有超出标准12 mΩ的范围，本产品的机械寿命达到500次，符合设计要求。