连接器设计基础讲义.ppt

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1、驊陞實業股份有限公司WiesonElectronicCo.LTD.專案進度管控第一講隆輝2004/06/18內容-正向力(NormalForce)-正向力,永久變性,耐耗性(壽命週期)關係接触電阻(ContactResistance)導電係數,導電率(IACS%)溫升與電流評級(CurrentRating)插入力/拔出力(Insertion/WithdrawalForce)Buckling(挫曲)強度接触物理學基本概念Type:直線的彈簧ABCDEFGHITensileSPreferNs=67.014Kg/mm2s=M*C/I=P*

2、L*h/(2*bh3/12)=6*P*L/bh2=3*E*d*h/(2*L2)P=0.047Kgd=PL3/(3*E*I)SymblebhLIdE(Kg/mm2)(Kg/mm2)Force(Kg)Data0.200.201.900.00010.098960700.05P荷重(NormalForce正向力)TensileSPreferNs=67.014Kg/mm2s=M*C/I=P*L*h/(2*bh3/12)=6*P*L/bh2=3*E*d*h/(2*L2)P=0.047Kgd=PL3/(3*E*I)SymbolbhLIdE(Kg/

3、mm2)(Kg/mm2)Force(Kg)Data0.200.201.900.00010.098960700.05何謂正向力(NormalForce)彈性臂長度=L寬度=b厚度=h正向力(NormalForce)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。正向力與Mating/Un-matingforce有關。正向力與振動測試時之瞬斷(Intermittence)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。永久變形(PermanentSet)和正向力之關係端子反覆耐耗性(Durabi

4、lity)實驗臨界應力設計討論理論計算之正向力非常接近實驗值。永久變形受最大應力值影響，也就是應力集中之影響-會造成永久變形。永久變形量不會造成端子正向力降低，而是端子彈性係數增加(所謂加工硬化)。=>尺寸包容度會下降.當理論應力值大過材料強度-其反覆耐壓之次數無法達到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多時很容易產生跪針(垮Pin)現象。接觸阻抗(ContactResistance)接觸電阻設計電子連接器接觸電阻設計包括兩部分

5、：端子材料電阻接觸端電阻兩個相同材料的接触點的電阻Rc1.)Rc=s/ds:材料的導電率2.)H=F/AH:材料硬度F:正向力A:接触點的面積3.)A=IId*d/4將2.)和3.)代入1.),得如下1/21/2Rc=s*(H/F)*(4/II)正向力與接觸電阻關係050100150200250NormalForce(gf)0.010.020.030.040.050.0LLCR(mOhm)T:0.15R:0.30Au:1Sample1Sample2Sample3Sample4Sample5由左圖可看出,鍍金端子只需50g的正向力即可

6、達到10mohm接触電阻以下.*鍍錫則需150g.材料電阻計算磷青銅(C5191,5210)的導電率約為13%，黃銅(C2600)導電率約26%，BeCuandC7025則可達到40%，因此選擇適當材料是降低電阻最有效的方法。端子長度及截面積受電子連接器外型及pitch而決定，可變更的範圍受到限制。L:端子導電長度(mm)A:端子截面積(mm2)s:導電率(ICAS%)材料電阻計算以長度為7mm,厚度為0.25mm,寬度為0.3mm,磷銅導線(s17.24*12.04%)計算->R=13.33mohm(端子材料本身的電阻不含接觸端電

7、阻)L:端子導電長度(mm)A:端子截面積(mm2)s:導電係數溫升(TemperatureRise)連接器有電流評級(CurrentRating)這項規格-也就是它不會影響電氣特性下所能使用的最大電流量.通常以溫度上升來評斷.通常在30℃以下.可使用以下簡單的計算公式：T:degreeFJ:current(amps)L:beamlength(in)A:crosssectionarea(in*in)g:electricconductivity(%IACS)k:thermalconductivity(BTU/ft.hr.F)保持力(R

8、etentionForce)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)增加端子組入housing所需的插入力，易造成組裝時端子變形(2)另外會增加housing內應力，易造成hous