Konektory starší generace byly objemné a nepraktické. Montáž konektoru a kabelu byla složitá, a tím docházelo ke zpomalení procesů hromadné výroby.

Nová generace konektorů Molex má výšku jen 1,4 mm, zjednodušené zapojení kabelu a je speciálně navržena pro automatizovanou montáž. I přes malé rozměry tyto konektory splňují požadavky na mechanickou a elektrickou spolehlivost kabelového spojení. Toho je dosaženo díky pozlaceným kontaktům a blokovacímu mechanismu, který lze v případě potřeby jednoduše rozpojit.

Podrobně se podíváme na anatomii konektorů nové generace od společnosti Molex.

Miniaturizace kabelového spojení

Konektory a kabely přináší jednoduché, spolehlivé a levné řešení přenosu energie a signálu mezi deskami plošných spojů (PCB). Proto musí být spojení dostatečně robustní a spoje musí být odolné vůči vibracím, nečistotám a vysokým teplotám. S osvědčeným řešením přichází Molex, který nabízí všechny komponenty kabelového spoje: terminály, pouzdra i hlavice (obrázek 1).

Obrázek 1: Systém wire-to-board poskytuje jednoduché, robustní a spolehlivé řešení pro spojení desek plošných spojů. (Zdroj obrázku: Molex)

Obrázek 2: Systém Molex wire-to-board obsahuje drát (wire), terminál, který se zasouvá do úložného tělesa a hlavici. (Zdroj obrázku: Molex)

Mini-Lock Wire-to-Board systém používá obecně rozšířenou rozteč pinů 2,5 mm. Široká rozteč pinů znamená velkou velikost konektoru. Například patice 0534260610 se 6 pozicemi má rozměry 17,4 mm šířka x 11,5 mm hloubka x 6,7 mm výška ( objem 1340 mm³ ). Protikus ( 0511020600 ) má rozměry 15,5 mm šířka x 9,5 mm hloubka x 5,8 mm výška ( objem 850 mm³ ).

Molex nabízí konektory nové generace s menší roztečí. I přes malou rozteč dokáží přenést proud až 2A. Jedná se o konektor 5040500691 s roztečí 1.5 mm, konektor 5037630691 s roztečí 1 mm a Pico-EZmate systém 0781715006 s roztečí 1.2mm. Užší rozteč výrazně snižuje celkové rozměry konektoru (tabulka 1).

Tabulka 1: Rozměry konektoru se 6 pozicemi v Mini-Lock (0534260610), Pico-Lock (5040500691 a 5037630691), a řady Pico-EZmate (0781715006). (Zdroj tabulka: Digi-Key Electronics)

Konektory nové generace zabírají malou plochu na desce a vyznačují se velmi malou výškou (obrázek 3). Díky tomu lze tyto konektory použít i i v produktech, ve kterých to dříve kvůli rozměrům nebylo možné.

Obrázek 3: Konektorový systém Pico-Lock má výšku jen 1,5 mm. To umožňuje použití i v produktech malých rozměrů. (Zdroj obrázku: Molex)

Klíčové prvky wire-to-board konektorů

Klíčovým prvkem konektorů Molex je zásuvkový terminál. Tato část je nejprve zalisována na konci drátu a poté vložena do pouzdra. Molex nabízí různé typy terminálů. Pozlacené 5040520098 pro ​​24 - 28 AWG dráty. Terminály 0781720411 pro systém Pico-Lock a Pico-EZmate pro ​​28 - 30 AWG dráty. Pro tyto terminály je potřeba mít speciální krimpovací kleště 0638275700.

Jednotlivé části kabelového spojení (obrázek 4):

• Bell mouth: Jedná se o zkosení ústí vytvořené na okraji části „Conductor crimp“. Toto zkosení působí jako trychtýř pro vlákna lankového vodiče. Tím se snižuje pravděpodobnost poškození jednotlivých vláken.
• Conductor crimp: Toto je nejdůležitější prvek spojení a je vytvořen mechanickým stlačením terminálu kolem drátu. Tím se vytvoří elektrická cesta s nízkým odporem. Díky tomu je konektor schopen přenášet vysoké proudy bez nutnosti další pájecí operace.
• Conductor brush: Jedná se o přesah jednotlivých vláken za konec „krimpování“ (zároveň ale nezasahuje do protikusu krimpovaného spojení). Toto prodloužení zajišťuje maximální plochu, na kterou je vyvíjen tlak při mechanickém stlačení(krimpování). Insulation crimp: Část, která zpevní celý terminál a usnadní vložení terminálu do pouzdra. Tato část pevně drží drát a zároveň ale nesmí dojít k proříznutí izolace.

Obrázek 4: Části krimpovaného kabelového spojení (Zdroj obrázku: Molex)

Správně provedené „krimpování“ má následující vlastnosti (obrázek 5):

• Insultation crimp pevně drží vodič a zároveň nesmí dojít k porušení izolace
• Conductor brush je délka přesahujících vodičů, které vyčnívají před krimpovanou část, je rovna alespoň průměru vloženého vodiče.
• Izolovaná a neizolovaná část vodiče musí být vidět v oblasti mezi krimpovanou částí izolace a krimpovací částí holého vodiče. (Na obrázku níže je to přehledně znázorněno – „Terminal window“)

Obrázek 5: Znázornění správně provedeného „krimpování“. (Zdroj obrázku: Molex)

Nedestruktivní způsob, jak ověřit správné mechanické stlačení vodiče je měření výšky slisovaného drátu. Výška krimpování je definována jako vzdálenost od horního povrchu ke spodní radiální ploše. Další vizuální kontrolou je tvar stlačení, které se vytvoří ve spodní části. Tento tvar závisí na vůli mezi jednotlivými částmi krimpovacích kleští. Tato vůle může být způsobena opotřebím. Je také důležité, aby kleště byly mechanicky vyrovnány. Nesouosost může znemožnit připojení protikusu.

Po úspěšném vytvoření krimpovacího spoje jsou jednotlivé terminály vloženy do pouzdra. Pouzdra obvykle obsahují blokovací mechanismy, aby se zabránilo samovolnému odpojení. Například pouzdro zásuvky 5037640601 se 6 pozicemi pro řadu Pico-Lock obsahuje speciální zámek, který zabraňuje vytažení terminálů ven z pouzdra (obrázek 6).

Obrázek 6: Řada Pico-Lock obsahuje speciální zámek, který zabraňuje vytažení jednotlivých terminálů ven z pouzdra. (Zdroj obrázku: Molex)

Sestava se 6 pozicemi řady Pico-Lock obsahuje třecí zámek a dva pozitivní zámky, které se uzamknou, jakmile je konektor zasunut do protikusu – zásuvky (obrázek 7).

Obrázek 7: Pico-Lock konektor obsahuje třecí zámek a dva pozitivní zámky, které zaručí pevné spojení. (Zdroj obrázku: Molex)

Přizpůsobeno pro automatizovanou montáž

Starší generace konektorů není vhodná pro velkokapacitní výrobu, jelikož jsou většinou navrženy pro technologii montáže throw hole. Typickou ukázkou throw hole konektorů je řada Mini-Lock 0534260610. Tento proces výroby nutí výrobce zavést manuální činnost do procesu, a to způsobuje nejen zpomalení výroby, ale i větší chybovost.

Proto společnost Molex nabízí konektory, které jsou určeny pro povrchovou montáž. Řada konektorů Pico-EZMate a Pico-Lock jsou baleny přímo v kotoučích, které používají automatické osazovací stroje. Konektory obsahují rovné plošky, které usnadňují uchopení a manipulaci pomocí vakuové pinzety osazovacího stroje. (obrázky 8, 9 a 10).

Obrázek 8: Molex Pico-Lock a Pico-EZmate konektory jsou určeny pro povrchovou montáž. Zde je zobrazen „footprint“ na desce plošných spojů pro řadu Pico-Lock. (Zdroj obrázku: Molex)

Obrázek 9: Molex Pico-Lock a Pico-EZmate jsou dodávány v kotoučích, které používají automatické osazovací stroje. Zde je zobrazen kotouč pro řady Pico-Lock. (Zdroj obrázku: Molex)

Obrázek 10: Molex Pico-Lock a Pico-EZmate konektory mají velké ploché části, které usnadňují manipulaci pomocí vakuových pinzet, které jsou součástí osazovacích strojů. Tato plocha se nazývá pick-up surface a zde je zobrazena plocha konektoru se 6 pozicemi řady Molex Pico-Lock. Délka části „A“ je 9,8 mm. (Zdroj obrázku: Molex)

Závěr

Nová generace konektorových systémů wire-to-board je menší a je upravena pro povrchovou montáž. Mají speciální plošku pro snadnou manipulaci v osazovacích strojích pomocí vakuové pinzety. Tyto spojovací systémy zajišťují dlouhodobý spolehlivý provoz a jsou schopny přenášet proudy až do 2 A. Konektory nové generace nabízí jednoduché, robustní a levné řešení pro přenos energie a komunikačních signálů mezi jednotlivými deskami v produktech pro automobilové, průmyslové, osvětlovací a telekomunikační aplikace.

Článek vyšel v originále „How to Leverage the Benefits of Wire-to-Board Connectors in Ultra-Compact Designs" na webu DigiKey.com, autorem je Steven Keeping.