TE-电子连接器设计基础.pdf

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1、電子連接器設計基礎陳立生工業技術研究院2001,7設計要件1.正向力設計2.最大應力設計3.保持力設計4.接觸電阻設計5.金屬材料選用6.應力釋放設計1.1正向力設計¢鍍金端子正向力：100gf或小於100gf。¢鍍錫鉛端子正向力必須大於150gf。¢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/unmatingforce有關。¢正向力與振動測試時之瞬斷(intermitance)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。1.2正向力與接觸電阻

2、關係50.0T:0.15R:0.30Au:1Sample1Sample240.0Sample3Sample4Sample530.0CR(mOhm)LL20.010.00.0050100150200250NormalForce(gf)2.1端子應力設計基礎3dEbh理論正向力F=34L3dEh6Lσ==F222Lbh理論最d:位移量(mm)大應力E:彈性係數(110Gpa)σ:最大應力(Μpa)*Formingandblanking端子設計F:N(98gf)差異及重點2.1端子應力設計實例材料強度=750Mpa大小端子應力值(1)703Mpa(2)1111Mpa

3、(3)1244Mpa(4)1355MPa2.2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。2.3臨界應力設計實例2.3臨界應力設計實例位移(mm)最大應力(Mpa)永久變CycleNo.理論值FEM理論值

4、/形量材料強度(mm)0.22975250.40>100000.34457870.60.01>100000.459410500.80.02>100000.574213121.00.05>100000.689115751.20.0980000.7104018381.40.1550000.8118821001.60.200.9133723631.80.2720001.0148526252.00.342.4正向力結果之比較500.0450.0400.0Normal350.0Force(Excel;g)300.0Normal250.0Force(FEM:g)200.0

5、Normal150.0Force(Measure;g)100.050.00.000.511.52.5理論應力與永久變形之關係0.40.3永久變形量0.2(mm)0.1000.20.40.60.811.21.41.61.82理論應力/材料強度2.6永久變形和正向力之關係端子位移0.9mm250g)200150100正向力(50000.10.20.30.40.50.60.70.80.9位移(mm)第一次測試第十次測試2.7端子反覆耐壓實驗端子位移0.7mm250200g)150100正向力(5001100120013001400150016001700180019

6、001Cycle數2.8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。3.1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

7、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，造成電訊接觸品質不良，3.2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40µm-130µm之間3.3保持力實驗設計3.4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¢

8、凸點平面寬度(4,8mm)¢凸點插入角