細說Micro-USB結構與焊接強度不足脫落的迷思

細說Micro-USB結構與焊接強度不足脫落的迷思細說Micro-USB結構與焊接強度不足脫落的迷思

相信很多朋友多少都碰到過Micro-USB連接器有強度不足的問題,輕則接觸不穩,重者整個USB連接器掉下來的都有。工作熊其實在這個格子內已經有多篇文章探討Micro-USB連接器的品質問題以及解決方法,所以這裡不再贅述。

姑且不論Micro-USB有容易掉落或是容易發生充電短路等問題,你有沒有想過為何Micro-USB連接器可以做到這麼細小,還可以達到大多數使用的目的?而且現在幾乎大部分的手機充電及資料傳輸介面都是靠Micro-USB來完成的,Apple產品例外,但是Apple的連接器不好焊,現在有個新的USB Type-C也不知道能否解決這個問題?

總之,從機構面來看,整個Micro-USB連接器的主要結構分大致成下列兩大部份:

所以如果沒有其他的特殊設計,當USB排線插入Micro-USB連接器時,會直接由這片黑色的塑膠來承受排線的插入力,這時候黑色塑膠會直接往後退,支撐黑色塑膠的力量則來自其後面已經焊接在電路板上的五根超細的引腳,相信只要使用者多插個幾次這些引腳的焊點就會給它受不了撞擊而土崩瓦解。

光靠這些細引腳焊接當支撐當然不夠力,最常見到的就是引腳整個從焊墊被推開,或是引腳直接斷裂,於是聰明的連接器業者就想到可以利用金屬外鐵殼來擋在黑色塑膠的後面,以提昇其承受排線插入的撞擊力。

不過這麼一來,整個USB排線的插入力就間接的傳遞到了金屬鐵殼,所以金屬殼焊接在電路板的力道也得加強才行。請記住,在不考慮更換錫膏及電路板的表面處理情況下,要增強零件焊接強度的要點有二

從下圖的這個連接器,可以大致看出整個Micro-USB金屬鐵殼的結構,當然各家連接器廠商的巧妙各有不同。仔細觀察可以發現背面五根訊號引腳的後面用了一大片的鐵框來支撐包覆裏頭的黑色塑膠,而且還使用了通孔焊接於電路板以加強其強度,金屬鐵框的頂部後方還特別設計了兩個彎折來夾持住黑色塑膠,而且塑膠也配合設計了避讓的凹槽,怕不夠力,還在兩個彎折的夾臂中間打了一個凹點做緊配合以限制黑色塑膠在金屬框內不會移動。可惜這樣的設計還是被粗魯的無敵浩克給插壞了。

對於無通孔設計的Micro-USB連接器,有些廠商會在其焊接腳上多設計個圓形或半圓形的外型以增加焊錫焊接的面積。

至此,大部分的Micro-USB連接器的耐插拔及耐摔落的能力算是有了一大提昇,而且也足勘一般使用。只是,這Micro-USB連接器畢竟會落在各式各樣人的手上,有人會小心使用,有人則是隨便用,就算插錯了方向也還要給它硬插進去,於焉類似下方Micro-USB連接器接觸不良或掉落的問題也就時有所聞。有沒有看到下圖中PCB的大片焊墊也都被整片剝落。想進一步了解問題點的朋友可以參考這篇文章【Micro-USB連接器掉落及焊錫破裂】。

其實以上都是工作熊公司的產品使用Micro-USB後的經驗與遭遇,不過事在人為,幾經折騰與網友們的幫忙,工作熊最後還是找到了解決的方法,RD也願意配合做了設計變更,所以後來這個Micro-USB連接器掉落或是鬆脫的問題也就不再困擾工作熊。

解決的方法就是在Micro-USB連接器的外邊在套個鐵框,然後改用有止擋設計的Micro-USB連接器,這個止擋是個非常聰明的設計,直接使用原來的鐵框擋在黑色塑膠前,這樣就可以擋住排線插頭直接撞擊黑色塑膠的力道,最大的優點是可以延長訊號引腳的壽命。詳細的解決方法可以參考【Micro-USB連接器掉落的解決對策】一文。


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訪客留言內容(Comments)

狂人你好,

讀過您的文章,受益不少

Micro-USB連接器的外邊套的鐵框有圖嗎?光華商場母頭都沒有太多選擇,更遑論保護了

工作熊你好,

我有7支164.5×24.5mm組合而成的電路板,由於裁切的關係,按照數字來算,我應該向大陸鋁擠廠訂購1151.5mm切割好的鋁槽來裝這組電路板,但裝進鋁槽後發現每一組的電路板跟邊鋁槽的邊緣距離都不同(2.5~3mm的差距),等於我每支鋁槽還要在台灣再重新切割一次,來切齊電路板的邊緣,增加成本,有點困擾,想請教一下,要求PCB廠精準切割的成本很高嗎?還是有其他的方式來處理這種公差放大的問題

謝謝指教


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