La ingeniería eléctrica moderna está sujeta, ahora más que nunca, a una tendencia: la miniaturización. Los conjuntos y sus componentes no solo deben ser cada vez más potentes, sino también cada vez más pequeños. Sin embargo, a menudo se utilizan en condiciones reales adversas. Por ello, tanto los componentes como los conector se vuelven cada vez más delicados, a pesar de soportar la misma carga. Sin embargo, un conector de calidad no solo resiste este estrés tan bien como su predecesor más grande, sino incluso mejor. La razón de ello son los avances en la composición de los materiales y en el diseño del producto, por ejemplo, en la geometría del cuerpo aislante (fig. 1).

 Hay una gran variedad de factores que influyen en la robustez de un conector. Uno de ellos es la superficie de contacto. Esta determina de manera decisiva la vida útil del conector, que suele medirse en ciclos de acoplamiento. Durante su uso en campo, el conector está expuesto a ciertos micromovimientos. Estos provocan desgaste superficial y, en consecuencia, la formación de óxido (fig. 2).

Los contactos de un conector se estampan o se tornen. Sin embargo, al estampación, se forma en la parte inferior de la banda estampada una superficie heterogénea y de aristas afiladas, visible al microscopio. Los sistemas convencionales establecen contacto en este «borde de corte», lo que conlleva un mayor desgaste superficial y, por lo tanto, una mayor resistencia de contacto. Esto puede evitarse si se dobla la lengüeta elástica 90 grados en el denominado proceso de punzonado y doblado, de modo que entre en contacto con el contacto macho mediante la superficie lisa y laminada (fig. 3).
 
Sin embargo, no solo el diseño de la «conector hembra», sino también el de la «conector macho» son determinantes para la durabilidad del conector. Y es que estas últimas también deben realizarse mediante estampación y procesarse con precisión para evitar geometrías defectuosas y afiladas.

Por el contrario, los conectores (conector) con el denominado sistema de contactos hermafrodita son aún más robustos. La particularidad radica en que las geometrías de contacto de las dos partes de conector, el Plug y el Socket, son idénticas. Por lo tanto, ambas disponen tanto de un resorte como de una cuchilla. De este modo, cada pin entra en contacto con dos resortes; el Plug y el Socket están entrelazados entre sí y no pueden separarse. Mientras que una regleta de contactos de doble cara (conector hembra) garantiza siempre al menos un punto de contacto bajo carga mecánica, las geometrías entrelazadas de los sistemas de contacto de género neutro aseguran que la transmisión de la señal se realice siempre a través de dos puntos de contacto. Esta elevada redundancia permite, por tanto, la máxima seguridad de contacto (fig. 5).

  En este caso, la «pin press-fit» (pin de inserción a presión) tiene una diagonal mayor que el diámetro del orificio de la placa de circuito impreso. El pin del conector es flexible en la «zona press-fit» (zona de inserción a presión), para que la placa de circuito impreso no se deforme debido a las fuerzas físicas que se producen durante el proceso de inserción a presión. Por lo tanto, la deformación se limita a la zona press-fit (fig. 8). Se produce una soldadura en frío entre el pin y el orificio metalizado de la placa de circuito impreso: una unión mecánica estanca a los gases, resistente a la corrosión, de baja resistencia y con buena conductividad eléctrica, que también resulta adecuada para el encapsulado. Además, está especificada en la norma DIN EN 60352-5 y mantiene la fiabilidad del contacto incluso bajo cargas mecánicas y térmicas muy elevadas, como vibraciones, flexión y fuertes cambios de temperatura, y resiste incluso cargas de choque de hasta 200 g.
 
Debido a sus excelentes propiedades de robustez y a que su tasa de fallos (tasa FIT) es diez veces mejor que la de los conector soldados automáticamente, la tecnología press-fit se utiliza con frecuencia en aplicaciones de alta seguridad en las que la transmisión de señales no debe interrumpirse bajo ninguna circunstancia, por ejemplo, en sistemas de airbag o en módulos ABS y ESP.

 Además, la geometría del cuerpo aislante de un conector ayuda a proteger los contactos frente a posibles daños durante el funcionamiento o la instalación. Debe estar diseñada de tal manera que los contactos vulnerables queden protegidos en el interior del conector.

 Los biseles de inserción permiten, asimismo, evitar daños durante el montaje. Ayudan a compensar cualquier desalineación de las placas de circuito impreso en cualquier dirección al enchufarlas. Gracias a una zona de retención adicional, las dos mitades del conector pueden acoplarse sin sufrir daños incluso en caso de desplazamiento central o angular (fig. 10).

Además, algunos conector cuentan con «boardlocks». Se trata de abrazaderas metálicas fijadas al cuerpo aislante y que también se sueldan a la placa de circuito impreso (fig. 11). De este modo, aportan una estabilidad adicional, incluso en condiciones adversas como vibraciones y golpes.

El rango de tolerancia de un conector desempeña un papel decisivo a la hora de evaluar su robustez. Si el conector no puede compensar las tolerancias dadas, los movimientos mecánicos provocan desgaste o incluso daños en la conexión. Durante la instalación, los chaflanes de entrada ayudan a que la conexión de las regletas de clavijas y de conector hembra se realice sin daños. Sin embargo, incluso en estado conectado, es necesario compensar los micromovimientos. Esto se consigue gracias a la geometría de los contactos y de los cuerpos aislantes. Si un conector dispone de una flotante-Funktion, puede compensar hasta ±0,4 mm incluso durante el funcionamiento. Esta función cobra cada vez más relevancia, ya que desempeña un papel decisivo a la hora de montar varios conectores en una placa de circuito impreso. Sin embargo, en el campo de aplicación, las cargas no solo se producen en las direcciones x e y, sino también en la dirección z (fig. 12).

 Existen diversos procedimientos de ensayo para someter a los conector a pruebas exhaustivas en cuanto a sus propiedades de robustez. En ellos se analizan variables como la tensión soportada y la resistencia de contacto, tanto antes como después de una prueba de carga, y se inspecciona visualmente el estado de los contactos. Así, por ejemplo, se pueden comprobar los efectos de 500 ciclos de acoplamiento sobre la tensión soportada o, en el ensayo climático, determinar si varias horas a -55 °C inicialmente y a 125 °C posteriormente tienen un efecto negativo sobre la resistencia de contacto del conector. En la prueba de choque térmico, el conector debe soportar 100 ciclos de cambio rápido entre estas temperaturas extremas, cada uno de 30 minutos de duración. Asimismo, el desplazamiento central y desalineación angular durante el acoplamiento, así como el rango de tolerancia en estado acoplado, no solo deben comprobarse teóricamente en el modelo CAD, sino que deben someterse a pruebas exhaustivas en la práctica y confirmarse empíricamente su capacidad de resistencia. Es igualmente importante que las distintas pruebas críticas para la superficie de contacto se realicen de forma combinada, con el fin de simular condiciones reales. Así, por ejemplo, podrían realizarse ensayos de corrosión por gases mixtos (ciclos de acoplamiento-) y de gases nocivos (tensión soportada) de forma combinada, para garantizar que el rendimiento del conector en cuanto a resistencia de contacto y tensión soportada no se haya deteriorado y que los contactos no hayan sufrido daños (fig. 14).