中心議題：

• 手機連接器及其要求介紹
• SIM卡連接器介紹
• 手機I/O連接器材料及其形式

解決方案：

• Molex的SIM卡連接器
• Mobi-Mate I/O連接器

第一節 引言

1.連接器是蜂窩電話手機必要組成部份
近年來蜂窩移動通信係統在世界範圍迅猛發展
，作為移動台的無線手機不僅僅限於公司
、企業和業務部門使用，已經普遍到個人和家庭。我國已經成為世界上擁有手 機(ji)用(yong)戶(hu)最(zui)多(duo)的(de)國(guo)家(jia)，而(er)且(qie)用(yong)戶(hu)數(shu)量(liang)仍(reng)然(ran)在(zai)迅(xun)速(su)增(zeng)加(jia)。手(shou)機(ji)最(zui)大(da)的(de)優(you)點(dian)就(jiu)是(shi)靈(ling)活(huo)方(fang)便(bian)，隨(sui)時(shi)隨(sui)地(di)都(dou)可(ke)以(yi)進(jin)行(xing)通(tong)信(xin)
，同(tong)時(shi)

，由(you)於(yu)技(ji)術(shu)的(de)發(fa)展(zhan)進(jin)步(bu)
，手(shou)機(ji)尺(chi)寸(cun)越(yue)來(lai)越(yue)小(xiao)，已(yi) 經從笨重的磚塊大小進步到比煙盒還小、重量又輕，非常便於攜帶，加上廠家努力設計製作，使之越來越精美，成為一種時尚消費精品
，受到人們普遍喜愛。

手機雖小，但是五髒俱全。它體積減小
、重量減輕但功能卻越來越多了。手機中包含有發射機電路和天線
、接收機和音頻電路
、鎖相頻率合成器、電源電路和穩壓 器
、顯示部份
、鍵盤和按鍵電路、用戶管理係統及有關用戶使用的電話功能（如鈴聲和振動
、背景燈）電路，甚至因特網接入係統、MP3播放器、GPS（全球定 位係統）、藍(lan)牙(ya)模(mo)塊(kuai)等(deng)。但(dan)是(shi)這(zhe)些(xie)不(bu)同(tong)的(de)電(dian)路(lu)部(bu)份(fen)，要(yao)組(zu)成(cheng)一(yi)個(ge)實(shi)用(yong)的(de)完(wan)整(zheng)的(de)通(tong)信(xin)係(xi)統(tong)，就(jiu)必(bi)須(xu)使(shi)用(yong)作(zuo)為(wei)電(dian)子(zi)信(xin)號(hao)傳(chuan)輸(shu)樞(shu)紐(niu)的(de)電(dian)連(lian)接(jie)器(qi)將(jiang)它(ta)們(men)互(hu)相(xiang)聯(lian)係(xi)在(zai)一(yi)起(qi)。此(ci) 外
，手機應用時，有時要外接一些設備，如：充電器、耳機或麥克風、調製解調器、車載免提插座等等

，都離不開連接器。可以說，沒有連接器就難以製造和使用手 機，連接器是手機的必要組成部份。
2.手機對連接器的要求
由(you)於(yu)手(shou)機(ji)越(yue)來(lai)越(yue)微(wei)小(xiao)型(xing)化(hua)，用(yong)戶(hu)群(qun)體(ti)越(yue)來(lai)越(yue)大(da)眾(zhong)化(hua)
，生(sheng)產(chan)越(yue)來(lai)越(yue)大(da)量(liang)化(hua)
，所(suo)以(yi)對(dui)手(shou)機(ji)使(shi)用(yong)的(de)元(yuan)器(qi)件(jian)，包(bao)括(kuo)連(lian)接(jie)器(qi)在(zai)內(nei)，提(ti)出(chu)越(yue)來(lai)越(yue)嚴(yan)格(ge)的(de)要(yao)求(qiu)。當(dang)前(qian)發(fa)展(zhan)趨(qu)勢(shi)為(wei)：
■ 微小型化 手機尺寸和重量顯著減小，功能增多，需要高密度裝配和互連。顯然要求其內部的元器件（包括連接器在內）必須尺寸越來越小，或是將它們集成到芯片或電路模塊中去。微小型化是必由之路。
■ 表麵貼裝 隨sui著zhe小xiao型xing化hua和he大da量liang生sheng產chan的de自zi動dong化hua高gao速su組zu裝zhuang技ji術shu的de發fa展zhan，以yi及ji降jiang低di連lian接jie部bu份fen占zhan用yong的de空kong間jian，表biao麵mian貼tie裝zhuang的de連lian接jie器qi得de以yi迅xun速su發fa展zhan

，逐zhu漸jian代dai替ti穿chuan孔kong式shi插cha裝zhuang的de連lian接jie器qi。目mu前qian生sheng產chan的de 表麵貼裝連接器（SMC）其引線（出腳）間距已經由原來的2.00mm、1.27mm發展到0.8mm、0.5mm，甚至推出了0.3mm的柔性印製板連 接器。安裝高度也由10mm降低到現在的2mm，甚至推出1.5mm的板到板連接器。
■ 標準化和模塊化 為(wei)適(shi)應(ying)手(shou)機(ji)大(da)量(liang)生(sheng)產(chan)的(de)需(xu)要(yao)和(he)方(fang)便(bian)
，節(jie)省(sheng)空(kong)間(jian)和(he)便(bian)於(yu)設(she)計(ji)，手(shou)機(ji)內(nei)電(dian)路(lu)和(he)元(yuan)件(jian)，包(bao)括(kuo)連(lian)接(jie)器(qi)在(zai)內(nei)


，已(yi)經(jing)迅(xun)速(su)模(mo)塊(kuai)化(hua)，並(bing)且(qie)強(qiang)烈(lie)需(xu)要(yao)形(xing)成(cheng)統(tong)一(yi)的(de)國(guo)際(ji)標(biao)準(zhun)。當(dang)然(ran)
，這(zhe)樣(yang) 做會影響各個廠家生產具有不同個性和特色

、形態的手機，但這個問題並不難解決（請見後麵介紹的"手機漢堡"設計理念）。
■ 多功能接口 為wei用yong戶hu使shi用yong方fang便bian，也ye為wei設she計ji和he製zhi造zao手shou機ji簡jian化hua
，手shou機ji對dui外wai的de接jie口kou數shu目mu越yue少shao越yue好hao。這zhe樣yang不bu會hui使shi用yong戶hu麵mian對dui眾zhong多duo的de各ge種zhong接jie口kou而er無wu所suo適shi從cong。所suo以yi要yao求qiu手shou機ji上shang的de對dui外wai接jie口kou連lian接jie器qi多duo 功能化，它可以將低頻觸點
、高頻同軸口和其它具有不同特性的接口複合於一體，滿足不同用途的連接要求。目前，手機下端的一個接口已經可以用於連接充電器、 麥克風
、耳機或免提支座等不同外接設備。
■ 操作簡單 用戶群的普及，要求手機的使用必須簡單明了
，必須直觀，對連接器也有同樣的要求。例如安裝SIM卡、安裝電池、連接充電器等必須操作簡單，一看就會。同時 還要安全，防止誤操作，防止插反或插錯孔。然而，這些接口對用戶越是簡單，對連接器的設計和製造技術要求越高和越複雜。
■ 高速傳輸與電磁兼容 由you於yu手shou機ji的de功gong能neng發fa展zhan
，從cong單dan一yi的de語yu言yan通tong信xin工gong具ju
，逐zhu漸jian發fa展zhan成cheng為wei數shu據ju設she備bei，有you些xie用yong戶hu希xi望wang手shou機ji不bu僅jin能neng進jin行xing網wang絡luo通tong信xin，還hai要yao能neng與yu其qi它ta設she備bei如ru電dian腦nao
、PDA（個人數字助 理）
、打da印yin機ji等deng一yi起qi使shi用yong。這zhe些xie都dou要yao求qiu更geng高gao的de數shu據ju傳chuan輸shu速su度du和he良liang好hao的de抗kang幹gan擾rao性xing。傳chuan統tong的de接jie口kou連lian接jie器qi滿man足zu不bu了le這zhe些xie要yao求qiu。近jin年nian來lai出chu現xian的de速su度du較jiao高gao的deUSB（通用串行總 線）和IEEE1934接口的連接器
，使手機與電腦及其它設備的連接變得比較容易。
■ 提高存儲容量 隨著手機功能提高
，要求容量更大的存儲器。目前已有符合工業標準的小封裝可裝卸存儲卡，如MMC（多媒體卡）

、SD（安全數據）卡或Sony公司的記憶 棒。但它們都需要連接到手機電話電路的印製板上，如何設計連接器使之經濟
、可靠、節省空間等，滿足多種式樣的存儲卡的連接要求，是連接器廠家所麵臨的挑 戰。

3.手機中的主要連接器手機中的連接器主要用在如下幾部份（如圖）：
① SIM（用戶確認模塊）卡
② 液晶顯示屏（LCD）
③ 鍵盤
④ 輸入/輸出（I/O）接口
⑤ 電池
⑥ 板到板
⑦ 其它

第二節 SIM卡連接器
1.SIM卡用戶確認模塊即SIM卡（Subscriber Identification Module Card）是GSM（Global System for Mobile communication ）數字移動通信係統的手機（移動台）中的重要部份。SIM卡是一種符合ISO標準的微型智能卡（Smart Card，俗稱IC卡），IC卡內部裝有微機集成電路
，能夠實現計算和安全存儲信息，是1974年由Roland Moreno發明的。而SIM卡是專門供手機使用的IC卡（圖2.2.1）。一般的IC卡標準尺寸為86mm×54mm
，而SIM卡尺寸為 25mm×15mm。SIM卡的作用就好像一把鑰匙，把它從手機中取出，手機就不能正常使用和通信。用戶隻要有一張電話公司（例如中國移動通信公司、聯通 公司等）提供的SIM卡
，就可以裝入和使用任何一部相應GSM係統的手機。SIM卡中存有公司提供的用戶業務和服務信息等重要資料。當手機開機後，機內係 統就與SIM卡進行通信
，獲取相關的服務信息。
SIM卡的內部硬件與普通的IC卡類似，是由CPU、ROM、RAM和EEPROM等部件組成的完整單片計算機（圖2.2.2），生產廠商已經在每一張卡 內存入了廠商代號、生產串號
、卡的資源配置數據等基本參數，並為卡的正常工作提供了適當的軟硬件環境。它與手機內其它部份的物理界麵有：數據線 （DATA）或串行輸入/輸出（I/O）、複位線（RST）、時鍾（CLK）、編程電壓（VPP）、電源（VCC）和地（GND）。這些都需要通過連接器同機內其它部份相互連接。 [page]
2.SIM卡連接器
Molex公司為移動通信工業提供SIM卡用連接器，用於記帳、加密和儲存電話號碼等。SIM卡的參數由ISO GSM Sim Card 標準規定。雖然卡是標準化了
，但由於電話設計千差萬別，常常不能使用標準化的連接器。Molex同客戶密切合作，開發出一套完整係列的SIM卡連接器，它 既滿足了一係列標準的選項，又具有定製設計能力，滿足特定的用途。

Molex的SIM卡連接器有如下特點:
■超小外形
■具有或沒有卡檢測開關
■卡的拔插循環壽命達5000至次
■表麵貼裝和壓緊安裝（compression mounting）
■具有或沒有卡支座（holder）
Molex的SIM卡連接器產品可配合0.030英寸厚的GSM 11.11卡使用，一般有6個電路引腳。它們大體有如下幾種類型：
① 非焊接型（圖2.2.3）：
▲具有6個電路引腳
▲壓緊安裝在PCB板和殼體之間
▲小外形產品的座體高度2.0mm，寬度13.0mm
▲SIM卡由殼體定位
▲5000次拔插壽命
■標準化和模塊化 為(wei)適(shi)應(ying)手(shou)機(ji)大(da)量(liang)生(sheng)產(chan)的(de)需(xu)要(yao)和(he)方(fang)便(bian)，節(jie)省(sheng)空(kong)間(jian)和(he)便(bian)於(yu)設(she)計(ji)，手(shou)機(ji)內(nei)電(dian)路(lu)和(he)元(yuan)件(jian)
，包(bao)括(kuo)連(lian)接(jie)器(qi)在(zai)內(nei)，已(yi)經(jing)迅(xun)速(su)模(mo)塊(kuai)化(hua)，並(bing)且(qie)強(qiang)烈(lie)需(xu)要(yao)形(xing)成(cheng)統(tong)一(yi)的(de)國(guo)際(ji)標(biao)準(zhun)。當(dang)然(ran)，這(zhe)樣(yang) 做會影響各個廠家生產具有不同個性和特色、形態的手機，但這個問題並不難解決（請見後麵介紹的"手機漢堡"設計理念）。
西門子S3com（S5）和S3com BOM手機就是采用的這種連接器，占用了板空間13mm×23mm 。② 緊湊小型（圖2.2.4）
▲ 表麵貼焊（SMT）到PCB
▲ 尺寸緊湊
▲ 端子是磷青銅的
▲ 拔插壽命 次以上
▲ 鎳上鍍鉛鎳再鍍金
▲ 在PCB板上高度2.60mm，寬度8.7mm
摩托羅拉公司的d160手機采用了這種連接器。
③ 帶開關的緊湊型（圖2.2.5）
▲ 6個電路引腳
，帶有刀片狀常斷開關
▲ 表麵貼焊到PCB
▲ 端子是磷青銅材料的
▲  次以上的拔插壽命
▲ 在PCB板上的高度2.50mm
，寬度16mmm
摩托羅拉的StarTAC手機采用了這種SIM卡連接器。   
④ 帶有彈出器型（圖2.2.6）
▲ 6個電路引腳，具有位置開關
▲ 兩件式：卡支座和彈出機構本體
▲ 卡支座和按鈕根據客戶需要製作
▲ 表麵貼焊到PCB板
▲ 端子是磷青銅材料的
▲ 拔插壽命高於5000次
▲ 鎳上鍍金
▲ 在PCB板上的高度3.10mm
，寬度25.0mm



西門子S7、S10手機以及一些Sony手機（DM-DX2000）都采用了這種帶有彈出器的SIM卡連接器。此外，西門子S4和Sony CMX-DX1000等還采用了一種尺寸更小的微型帶彈出器的SIM卡連接器。
▲ 6個電路引腳
▲ 有焊腳用於固定在板上
▲ 表麵貼焊到PCB板上
▲ 拔插壽命5000次以上
▲ 滑入式
▲ 在額定偏斜範圍內，接觸力為0.44牛頓
西門子S6型手機采用的就是這種SIM卡連接器。
⑥ 其它其它還有一些類型如廉價簡單型（圖2.2.8）、超小外形型（圖2.2.9）等。

超小外形型也是表麵貼焊到PCB板上，在PCB板上的高度隻有1.20mm或1.90mm，寬度7.62mm ，拔插壽命可達 次以上。[page]

第三節 輸入/輸出（I/O）連接器

1 手機用I/O連接器
手機上I/O連接器是手機與外部設備聯係的通道
，經常安排在手機的下部。要求它具有長的拔插壽命
，多功能、具有多種形式的端子
，甚至可以傳輸紅外數據
，並且可以根據客戶的要求定製。圖2.3.1和2.3.2示出了一種手機I/O連接器從前後兩個側麵看到的視圖。



上麵畫出的是I/O連接器安裝在手機上的部份
，它還應該有另一部份與它連接，這就是插頭連接器
，圖2.3.3畫出了Molex公司的Mobi-Mate型 插頭連接器的分解示意圖。其中插頭座體是插入手機上的I/O連接器用的
，射頻（RF）接插頭也包含在內，上下外殼起保護作用，鎖銷和螺釘等起對位和固定作用。

2 手機I/O連接器的材料與指標
我們以Molex產品為例介紹。I/O連接器在手機部份所用材料：
■ 座體是用50％的GF尼龍
■ SMT固位片用磷青銅（PhBr），在1.27微米厚的鍍鎳層上再鍍3-5微米厚的錫鉛（SnPb）
■ 鎖銷也用PhBr，也是在1.27微米厚的鍍鎳層上再鍍3-5微米厚的SnPb
■ 信號接觸簧片也是PhBr
，在1.0微米後的鉛鎳（PbNi）鍍層上薄鍍一層金，在焊接區鍍3.0微米厚的SnPb，底層鍍1.27微米厚的鎳。

I/O連接器的插頭部份所用材料：
■ 外殼和按鈕：30% 的GF聚酯
■ 鎖銷： 不鏽鋼
■ 信號接觸片：BeCu（鈹銅）
■ 電鍍：在1.0微米厚的PbNi鍍層上薄鍍一層0.1微米厚的金
，底層電鍍1.27微米厚的鎳


，焊接區鍍3-5微米厚的SnPb 。

I/O連接器的電氣指標主要為：
■ 電流：信號接觸簧片：標準值1安培
，在某些規定條件下可達2安培。同軸電纜： 0.5安培。
■ 電壓：在攝氏25度下50Vac（交流有效值）。
■ 射頻（RF）阻抗：50歐姆。
■ 射頻頻率：0-2.0 GHz 。
■ 接觸電阻：初始值小於10毫歐姆，經過5000次拔插後，小於20毫歐姆。
■ 絕緣電阻：射頻：1000兆歐姆；信號：500兆歐姆
■ 電壓駐波比（VSWR）： 初始值：在1.8GHz下小於1.5，經過5000次拔插後，在1.8GHz下小於1.8 。
■ 插入損耗：經過5000次拔插後，在0.9GHz下小於0.2dB 。
■ 串擾（cross-talk）：（僅對開關式同軸線）在1.8 GHz下小於1.1dB 。

I/O連接器的機械指標主要為：
■ 壽命：最少5000次拔插。
■ 插力（insertion force）：信號接觸簧片：0.7牛頓
；射頻接觸體：2.4牛頓；經過5000次拔插後總改變的最大值0.5牛頓。
■ 拔力（withdrawal）：最小值25牛頓。
■ 多軸插合對的功能測試：見產品指標。
■ 緩解應力的柔性測試：見各自電纜配置。 3 手機I/O連接器形式手機I/O連接器在滿足基本要求的基礎上，還根據客戶需要

、廠家的設計意向
、成本等諸多因素變化，形式上有所變化。以連接器的電路接觸體為例，就有平接觸 頭和刀形兩種，再配合不同外形的座體
，就會產生各種不同形式。Molex的I/O連接器在90年代就經曆了如圖2.3.5的變化。由圖可以看出
，I/O連 接器經曆了由簡單到複雜
、由功能少到功能更多的演變。另外從Molex的產品品種分，又有：平頭型（flat pad）、Mobi-Mate型、SMT IO連接器和壓緊型連接器（compression connector）,（請見圖2.3.6）。它們都是多功能的，如包含有：電池端子
、充電端、數據傳輸端、圓形直流（DC）插座，圓形立體聲插座
、麥克 風插座，射頻接觸體，甚至紅外模塊也都集成在連接器中。Molex公司供應和定製各種形態的產品。[page]

90年代平頭和刀狀I/O連接器演變：


壓緊型連接器 Molex壓緊型連接器-是改善設計靈活性和節省空間的新措施。

關於Mobi-Mate I/O連接器
Mobi-Mate是Molex公司設計與生產的一種I/O連接器
，供移動設備使用，當然也包括手機在內。它力圖滿足現代手持或袖珍係統對連接器的如下要求：
■盡可能占用最小的空間，要小外形、PCB板占用空間最小。
■高頻、低頻和充電接觸體組合在一起。
■耐用，壽命長，能夠承受高數量的拔插次數。
■容易使用
，電纜連接器有可靠的鎖緊係統，在惡劣使用環境下（如車載）保證良好的電氣性能
，同時仍然是用戶友好的和無故障。
■容易生產，無欠缺。
■在裝配線上與PCB裝配時能保證正確就位和固位。
■設計靈活，功能可選，功能廣泛。

圖2.3.1和圖2.3.2的示意圖實際就是Mobi-Mate 連接器。另外

，它安裝在PCB正麵板上時，其芯線部份要高出PCB板4.80mm
，避免了為保證安全而使用昂貴的保險裝置，同時PCB板的背麵還能安裝其 它元部件和布線，利於節省空間。信號接觸體（片）與PCB板隻有0.50mm的間隙，使占用空間最小，保證最精確地控製間隙和共麵性
，最有利於目視檢查。 利用螺釘和栓柱把插頭的接觸體部份安全地鎖在外罩內，最終用戶不能打開插頭。此外，為緩解電纜和座體的應力
，Molex公司也采取了特殊措施，保證惡劣環 境條件下良好電性能。