La ingeniería eléctrica moderna se ve sometida, 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 conectores se vuelven cada vez más delicados, a pesar de soportar las mismas cargas. 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 resistencia de un conector. Uno de ellos es la superficie de contacto. Esta determina en gran medida la vida útil del conector, que suele medirse en ciclos de conexión. Durante su uso en campo, el conector está expuesto a ciertos micromovimientos. Estos provocan el desgaste de la superficie y, en consecuencia, la formación de óxido (fig. 2).

Los contactos de un conector se fabrican mediante estampado o torneado. Sin embargo, en el proceso de estampado se forma en la parte inferior de la banda estampada una superficie irregular y de bordes afilados, visible al microscopio. Los sistemas convencionales establecen contacto en este borde de estampado, lo que conlleva un mayor desgaste superficial y, por lo tanto, una mayor resistencia de contacto. Esto se puede evitar si se dobla la lengüeta elástica 90 grados en el denominado proceso de estampado y doblado, de modo que entre en contacto con el contacto de cuchilla por la superficie lisa y laminada (fig. 3).
 
Sin embargo, no solo el diseño de la regleta de resortes, sino también el de la regleta de cuchillas son decisivos para la durabilidad del conector. Esto se debe a que estas últimas también deben troquelarse y procesarse con precisión para evitar geometrías defectuosas y afiladas.

Por el contrario, los conectores con el denominado sistema de contacto «neutro en cuanto al género» son aún más resistentes. La particularidad radica en que las geometrías de contacto de las dos mitades del conector —el conector macho y el conector hembra— son idénticas. Por lo tanto, ambos cuentan tanto con un resorte como con una lámina. De este modo, cada pin entra en contacto con dos resortes, y el conector macho y el conector hembra quedan entrelazados entre sí, por lo que no pueden separarse. Mientras que una regleta de resortes de doble cara 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 alta redundancia permite, por tanto, una seguridad de contacto máxima (fig. 5).

  En este caso, la diagonal del pin de inserción es mayor que el diámetro del orificio de la placa de circuito impreso. El pin del conector es flexible en la zona de inserción, para que la placa de circuito impreso no se deforme debido a las fuerzas físicas que se ejercen durante el proceso de inserción. Por lo tanto, la deformación se limita a la zona de inserción a presión (fig. 8). Se produce una soldadura en frío entre el pin de contacto y el orificio metalizado de la placa de circuito impreso: una unión mecánica estanca al gas, resistente a la corrosión, de baja resistencia y con buena conductividad eléctrica, que también es apta 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.
 
Gracias a su elevada robustez y a una tasa de fallos (FIT) diez veces inferior a la de los conectores soldados automáticamente, la técnica de inserción a presión se emplea 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 conectores disponen de «boardlocks». Se trata de unas abrazaderas metálicas fijadas al cuerpo aislante 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 establecidas, los movimientos mecánicos provocan desgaste o incluso daños en la conexión. Durante la instalación, los biseles de inserción ayudan a que el acoplamiento entre el conector macho y el conector hembra se realice sin daños. Sin embargo, incluso en estado enchufado deben compensarse los micromovimientos. Esto se consigue gracias a la geometría de los contactos y del cuerpo aislante. Si un conector dispone de una función flotante, puede compensar hasta ±0,4 mm incluso durante el funcionamiento. Esta función está cobrando cada vez más relevancia, ya que desempeña un papel decisivo en el montaje de una placa de circuito impreso con varios conectores. Sin embargo, en el campo se producen cargas no solo en las direcciones x e y, sino también en la dirección z (fig. 12).

 Existen diversos métodos de ensayo para poner a prueba a fondo las propiedades de resistencia de los conectores. En ellos se analizan variables como la resistencia dieléctrica y la resistencia de contacto, tanto antes como después de una prueba de resistencia, y se inspecciona visualmente el estado de los contactos. Así, por ejemplo, se pueden comprobar los efectos de 500 ciclos de conexión sobre la resistencia dieléctrica o, en la prueba climática, determinar si varias horas a -55 °C inicialmente y posteriormente a 125 °C tienen un efecto negativo sobre la resistencia de contacto del conector. En la prueba de choque térmico, el conector debe soportar el cambio rápido entre estas temperaturas extremas 100 veces durante 30 minutos cada vez. Además, el desplazamiento central y angular durante el acoplamiento, así como el rango de tolerancia en estado acoplado, no solo deben verificarse 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 diferentes pruebas críticas para la superficie de contacto se realicen de forma combinada para simular condiciones reales. Así, por ejemplo, las pruebas de ciclos de conexión y de gases nocivos podrían realizarse de forma combinada para garantizar que el rendimiento del conector no se ha deteriorado en cuanto a resistencia de contacto y resistencia dieléctrica, y que los contactos no han sufrido daños (fig. 14).