电子连接器设计基础0607.ppt

電子連接器設計基礎課程 電子連接器概論 連接器定義 連接器之基本要求 連接器的組成 連接器各組成之功能 電子連接器定義 電子連接器是一種電子機械的系統，此系統提供一種可分離的連接方式，在兩線路間沒有訊號失真或能量損失的情形下，進行穩定且長時間的訊號傳輸。 基本上，其目的是提供一低且穩定的電阻 電子連接器的組成 連接器的本體（The Connector Housing） 端子的彈臂（The Contact Spring） 端子的接合面（The Contact Interface） 端子的電鍍（The Contact Finish） 鐵殼 ( Shielding Case ) 卡扣 ( Latch) 電子連接器之基本要求 維持穩定且足夠的正向力 破壞表面的薄膜 移除（displacement）掉污染物 減少或去除微振動滑擦（fretting motion） 防止污染物的侵入 維持端子電鍍層的完整性 提供足夠之插入/拔出力 (inserting / withdraw force) 端子的接合面 接合面的型態（Interface morphology） 接觸阻抗（Contact resistance） 摩擦/耐久性（Friction/Durability） Influenced by:Normal Force, Contact Geometry, Base Material Selection 端子的電鍍作用 保護端子的彈臂（Protect the contact spring） 使端子接合面完美（Optimize the contact interface） Application Interrelationships Temperature:Accelerates corrosion, film formation, loss of contact pressure Humidity:Accelerates corrosion and film formation, degrades housing Harsh Environments:Pore corrosion, edge creep, surface particulates corrosion Durability:Wear Vibration:Chatter, Data bit loss, fretting corrosion 連接器設計要件 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。 正向力與 mating/ un-mating force 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 正向力與接觸電阻關係 端子應力設計 Forming and blanking 端子設計差異及重點 最大應力設計 最大應力＜材料強度( 680-780 MPa for C5210EH )。 FEM 分析所得之最大應力含應力集中效應，通常會大於 nominal stress ，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。 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 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2000 cycles. 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： 增加端子插入力，易造成端子變形 增加housing 內應力，易造成housing 變形。 保持力太小，有兩項缺點： 正向力不夠，造成電訊接觸品質不良。 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。 SMT type connectors 必須使用耐高溫的塑膠材料，常用的包括：LCP，Nylon46，9T，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40 mm-130 mm 之間 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(4,8 mm) 凸點插入角度(30, 60) 前後凸點高度差(0.02, 0.04 mm) 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500 gf 以上的差別。 一般而