电子连接器设计基础

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1、電子連接器設計基礎概論設計要件正向力設計最大應力設計保持力設計接觸電阻設計金屬材料選用應力釋放設計正向力設計正向力與產品的可靠性有絕對的關係。正向力與接觸電阻有密切的關係。若PIN數大於200可適度降低正向力。正向力與mating/un-matingforce有關。正向力與振動測試時之瞬斷有密切的關係，增加正向力可改善瞬斷問題。正向力會嚴重影響電鍍層之耐磨耗性。一般正向力要求鍍金端子正向力：80~100g。鍍錫鉛端子正向力必須大於150g。正向力與接觸電阻關係端子應力設計基礎d:位移量(mm)E:彈性係數(110Gpa)s:最大應力(Mpa)F:N(98gf)理論最大應力理論正

2、向力*Formingandblanking端子設計差異及重點端子應力設計實例最大應力設計最大應力＜材料強度(680-780MPaforC5210EH)。FEM分析所得之最大應力含應力集中效應，通常會大於nominalstress，因此應排除應力集中效應。高應力設計的趨勢：Connector小型化的趨勢，使端子最大應力已大於材料強度，如何在臨界應力下設計端子是重要課題。臨界應力的設計應以理論應力值為基礎來設計，所考慮的因素包括：位移量，理論應力，永久變形量，反覆差拔次數。臨界應力設計實例臨界應力設計實例位移(mm)最大應力(Mpa)永久變形量(mm)CycleNo.理論值FEM理

3、論值/材料強度0.22975250.40>100000.34457870.60.01>100000.459410500.80.02>100000.574213121.00.05>100000.689115751.20.0980000.7104018381.40.1550000.8118821001.60.200.9133723631.80.2720001.0148526252.00.34正向力結果之比較理論應力與永久變形之關係理論應力/材料強度永久變形量(mm)永久變形和正向力之關係端子反覆耐壓實驗臨界應力設計討論以理論方式計算之正向力非常接近實驗值。永久變形受FEM最大應力值

4、影響，也就是應力集中之影響，因此應力集中會造成永久變形。永久變形量不會造成端子正向力降低，而是端子彈性係數(正向力/位移量)增加。當端子之理論應力值大過材料強度時，其反覆耐壓之次數及無法達到1萬次，應力愈高次數愈少，但應力超過最大值之1.8倍時尚有2000cycles.以上測試是在實驗室環境下所測得之案例，若產品設計高出材料強度很高時很容易產生跪針現象。保持力設計在連接器smt化及小型化的趨勢下，保持力的設計必須非常精準。保持力太大，有兩項缺點：(1)增加端子插入力，易造成端子變形(2)增加housing內應力，易造成housing變形。保持力太小，有兩項缺點：(1)正向力不夠

5、，造成電訊接觸品質不良，(2)端子易鬆脫保持力設計參數保持力設計參數包括：塑膠選用，端子卡榫設計，干涉量設計。smttypeconnectors必須使用耐高溫的塑膠材料，常用的包括：LCP，Nylon，PCT，PPS等。端子卡榫設計大致分為單邊及雙邊兩類，每一邊又可以單層及雙層或三層。干涉量通常設計在40mm-130mm之間保持力實驗設計卡榫的設計變數卡榫的設計變數包括：單邊與雙邊單凸點與雙凸點凸點平面寬度(4,8mm)凸點插入角度(30,60)前後凸點高度差(0.02,0.04mm)保持力設計準則塑膠材料的保持力差異性很大，同一種卡榫及干涉量的設計，不同的塑料，保持力會有50

6、0gf以上的差別。一般而言：nylon的保持力大於LCP，PCT則介於兩者之間，但同樣是LCP，不同廠牌間的差異性非常大，有將近400gf的差異。干涉量的設計最好介於40mm-100mm之間，因為干涉量小於40mm，保持力不穩定，大於100mm，保持力不會增加，干涉量介於兩者之間，保持力呈現性的方式增加，增加的量隨材料及卡榫設計的差異約在30-120(gf/10mm)。保持力設計準則凸點平面長度和保持力有很大的關係，長度越長，保持力越大。單邊卡榫較雙邊的保持力大。雙凸點較單凸點的保持力大，但不明顯，可以忽略。凸點前的導角角度與保持力無關。較薄的板片保持力也相對的較低總結而論：由

7、(4,5,8)項結論可知，端子和塑膠接觸面積越大，保持力保持力越大，而且其效非常明顯。，保持力設計實例保持力線性公式r_F:保持力(gf)I:干涉量(10mm)Zenite6130L(A3)SumikE6006L(B3)VectraL140(C4)PA46TE250F6(D3)PA6TC430CN(E3)PCTCG941(F4)B02r_F＝42I－1r_F＝29I＋58r_F＝54I－89r_F＝24I＋349r_F＝44I＋12r_F＝40I－5B03r_F＝27I＋147r_F＝35I