一個(gè)普通的D-Sub連接器究竟能演變到什么地步呢？在過(guò)去的30多年中，D-Sub連接器幾乎是一成不變，而如今一場(chǎng)革新正在興起！

輸入/輸出應(yīng)用并不缺乏新的互連解決方案，這些年來(lái)推出的有USB、火線（Firewire）、模塊插座、InfiniBand、高清晰度多媒體接口（HDMI）等各種解決方案。D-Sub連接器則是其中最早的一種解決方案，也是應(yīng)用最多樣化且使用最廣泛的一種輸入/輸出連接器系統(tǒng)。矩形的外殼加上一個(gè)D形的極性插接面，D-Sub連接器的概念是40多年前從軍用連接器發(fā)展而來(lái)的，隨后被廣泛使用在商業(yè)和軍事的串行通信、電信及局域網(wǎng)等各種領(lǐng)域。

傳統(tǒng)D-Sub的不足之處

做一個(gè)輸入/輸出連接器并不容易，作為前線的元器件之一，在操作中不只缺乏足夠的保護(hù)還會(huì)遭到很多的誤用。因此對(duì)輸入/輸出連接器的一個(gè)關(guān)鍵要求就是可以承受極大的插接力，并有很堅(jiān)固的端子可以承受裝配到電路板前后的誤操作。對(duì)于表面貼輸入/輸出連接器來(lái)說(shuō)，這并不容易做到，至于彎角的表面貼連接器更是難上加難了。

圖1：傳統(tǒng)彎角SMT D-Sub 連接器，彎曲形成的端子不夠牢固

彎角連接器的傳統(tǒng)設(shè)計(jì)是通過(guò)沖壓過(guò)程中的至少兩次彎曲以形成端子，如圖1所示的連接器。這樣的設(shè)計(jì)對(duì)控制連接器每個(gè)端子引腳共面性造成了很大的挑戰(zhàn)。這樣的彎曲方法也造成端子的強(qiáng)度不夠，稍有處理不當(dāng)就會(huì)變形。要讓連接器的表面貼引腳全部處于同一個(gè)完全的平面是不現(xiàn)實(shí)的，但是所有引腳的高度差應(yīng)該控制在±0.05毫米之內(nèi)。如果有引腳很高就無(wú)法接觸到印制在電路板上的焊膏，沒(méi)有著焊因而形成開(kāi)路。

可靠但經(jīng)濟(jì)的接口

ERNI 重新設(shè)計(jì)所有D-Sub連接器的目的是為無(wú)論在操作或電路板裝配時(shí)都提供可靠但經(jīng)濟(jì)的輸入/輸出解決方案。重新設(shè)計(jì)的第一個(gè)焦點(diǎn)是改變傳統(tǒng)直角端子的設(shè)計(jì)，以解決共面性的問(wèn)題。實(shí)現(xiàn)方法就是從扁平的銅合金長(zhǎng)條上一步?jīng)_壓出彎角端子，如圖2所示。這樣生產(chǎn)出的端子強(qiáng)度無(wú)可比擬，并且可以輕易實(shí)現(xiàn)很小的誤差。因此，共面性就完全依賴于相對(duì)容易控制的外殼尺寸。

圖2：重新設(shè)計(jì)的連接器，沖壓成形的端子非常結(jié)實(shí)

成功地將沖壓方法應(yīng)用在表面貼的連接器后，ERNI也通過(guò)模塊化概念的模具設(shè)計(jì)將此方法延展到壓接式和通孔回流連接器上，用同樣一套沖模和三個(gè)不同的引腳模塊可以沖壓出三種不同引腳的端子。端子在銅合金長(zhǎng)條上的精巧排布更進(jìn)一步地將原材料的浪費(fèi)減到最低，致使連接器的成本再度降低。

細(xì)微處見(jiàn)匠心

D-Sub連接器的重新設(shè)計(jì)除了要降低成本，也著重提高連接器的可靠性。隨著技術(shù)進(jìn)步和不受現(xiàn)有模具及生產(chǎn)機(jī)器的限制而重新設(shè)計(jì)整條產(chǎn)品線的良機(jī)，ERNI的工程師們可以放手去全面改進(jìn)傳統(tǒng)的D-Sub連接器。

對(duì)于任何表面貼元器件，無(wú)需額外設(shè)備及任何人工參與而能夠全自動(dòng)組裝上電路板是極其重要的。此外，還需考慮元器件的準(zhǔn)確定位和增加元器件在電路板上的保持力。ERNI重新設(shè)計(jì)的表面貼D-Sub連接器就成功地融合了所有這些特點(diǎn)。

新設(shè)計(jì)的表面貼D-Sub連接器外殼上提供了一個(gè)整合的扁平區(qū)域方便真空吸盤(pán)在自動(dòng)化裝配過(guò)程中的取放操作。由于端子和絕緣體的影像高度對(duì)比，連接器適合在線圖像檢驗(yàn)。包裝則采用卷帶或托盤(pán)以提供不間斷的全自動(dòng)電路板裝配。

定位柱則確保了連接器能穩(wěn)定、準(zhǔn)確地定位在電路板上。結(jié)實(shí)的表面貼裝配支架整合在連接器上，超大的焊接區(qū)域提供經(jīng)濟(jì)、牢固的焊接。這些支架也提供插接過(guò)程的應(yīng)力消除，在設(shè)計(jì)中刻意將連接器的重心傾向電路板中心，使得裝配和焊接過(guò)程中定位不傾斜。支架還能增強(qiáng)連接器在電路板上的保持力?？傊?，整個(gè)設(shè)計(jì)都是為了確保焊接過(guò)程及之前，連接器能夠牢固的放置并站立在電路板上。此表面貼連接器甚至容許電路板在兩面進(jìn)行裝配。

除了提高D-Sub連接器的機(jī)械性能，ERNI工程師也花了很多心思來(lái)提高其電器性能。首先，母端子換成了ERNI專利設(shè)計(jì)的6型端子。這6型端子設(shè)計(jì)也被用在高速連接器上并被證實(shí)可降低信號(hào)傳輸?shù)牟贿B貫性。原因是此端子的設(shè)計(jì)將材料的體積改變減到最小，從而減少阻抗、電容和電感的不連貫性。

新的設(shè)計(jì)還加了一個(gè)全金屬的外殼以增強(qiáng)結(jié)構(gòu)并使接地更有效，為電磁干擾/射頻干擾（EMI/RFI）的應(yīng)用提供絕佳的屏蔽，且無(wú)需使用接地帶。

圖3：全新設(shè)計(jì)的D-Sub 連接器

圖4：ERNI 6 型端子設(shè)計(jì)，提供卓越的電子性能

新設(shè)計(jì)的一個(gè)獨(dú)到之處是整合的鎖定附件，不僅提供低阻力的接地連接，還使得電纜外殼穩(wěn)固在連接器上?，F(xiàn)有版本有植入螺母（M3或#4-40 UNC螺紋）、帶鎖螺釘（M3或#4-40 UNC）或通孔型。鎖定附件也通過(guò)正方形空洞防止其在緊固過(guò)程中旋轉(zhuǎn)。使用電纜時(shí)螺釘螺母轉(zhuǎn)動(dòng)的問(wèn)題終于成為了歷史。

壓接型連接器的壓接區(qū)采用了針眼順應(yīng)針設(shè)計(jì)，因其本身的對(duì)稱性，這樣的端接方式在電路板電鍍通孔上產(chǎn)生的壓接力均衡。堅(jiān)固的外殼設(shè)計(jì)允許扁平塊裝配工具直接將連接器壓進(jìn)電路板上，而無(wú)需任何復(fù)雜的裝配工具。壓接夾也整合在設(shè)計(jì)中作為電路板的應(yīng)力消除以及接地通路。

連接器雖有如此多的改進(jìn)，電路板布局卻保持不變。因其接口尺寸完全一樣，客戶選用新的D-Sub連接器時(shí)無(wú)需改變電路板設(shè)計(jì)，也可直接替代傳統(tǒng)D-Sub連接器。新型壓接式D-Sub連接器的電路板布局同樣適用于ERNI的通孔回流和傳統(tǒng)波峰焊接連接器。

選擇多樣性

全新設(shè)計(jì)的D-Sub連接器有表面貼、壓接式和通孔回流三種端接方式，針數(shù)有9、15、25和37，各排列成兩排。彎角型現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)高度7.3毫米和歐式3.6毫米高，美式6.3毫米高的版本也將很快面世。垂直型有6.3毫米和9毫米兩種裝配高度。端子的插接區(qū)域根據(jù)IEC 807-3 / DIN 41652標(biāo)準(zhǔn)來(lái)電鍍，端接區(qū)域則鍍錫。整合的金屬前板符合電磁干擾要求。垂直表面貼的版本帶有吸入罩用于取放連接器，并以配合自動(dòng)裝配的卷帶或托盤(pán)包裝。

電源、信號(hào)混合

除了上述新一代用于信號(hào)傳輸?shù)腄-Sub連接器，ERNI也開(kāi)發(fā)了高電流的D-Sub連接器用于電源傳輸。20℃的額定電流為25A，其最高額定電流只受到電路板材料的局限。高額定電流的版本還成功混合了電源、信號(hào)端子，順利排除了電源傳輸對(duì)信號(hào)傳輸?shù)母蓴_。更令人贊嘆的是，ERNI所采用的電源端子是通過(guò)沖壓工藝生產(chǎn)的。傳統(tǒng)上，這樣的圓柱形電源端子都是車床加工的。能夠采用沖壓工藝制造出圓柱形電源端子，再次證明ERNI的技術(shù)領(lǐng)先性。

應(yīng)用多樣化

新一代D-Sub連接器符合無(wú)鉛工藝標(biāo)準(zhǔn)，能同時(shí)用于傳統(tǒng)錫/鉛工藝和無(wú)鉛工藝。絕緣體用耐高溫?zé)崴懿牧现瞥桑策m用于傳統(tǒng)錫/鉛工藝和無(wú)鉛回流或氣相焊接工藝。

結(jié)語(yǔ)

通過(guò)技術(shù)和設(shè)計(jì)革新，一個(gè)應(yīng)用了40多年的傳統(tǒng)連接器被完全改造。新設(shè)計(jì)提供更經(jīng)濟(jì)且可靠的解決方案，更注重細(xì)節(jié)的設(shè)計(jì)帶來(lái)更多的選擇和更多樣化的應(yīng)用。更新的ERNI D-Sub連接器將會(huì)繼續(xù)推出更多延伸產(chǎn)品來(lái)滿足各種新時(shí)代的應(yīng)用！ 許永豐先生是ERNI 亞洲區(qū)（新加坡，總部歐洲）的市場(chǎng)經(jīng)理。