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東莞市毅鴻電子有限公司是一家專業連接器產品生產商和經銷商。

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         東莞市毅鴻電子有限公司與世界著名的跨國公司有著多年的配套經驗、與國內知名企業也有配套服務。公司業務范圍也從華南地區逐漸拓展到西部和中原地區，并與1300多家客戶保持著業務聯系。

設計要件

n正向力設計

n最大應力設計

n保持力設計

n接觸電阻設計

n金屬材料選用

n應力釋放設計

1.1 正向力設計

n鍍金端子正向力：100 gf 或小于 100 gf。

n鍍錫鉛端子正向力必須大于 150 gf。

n正向力與產品的可靠性有絕對的關系。

n正向力與接觸電阻有密切的關系。

n若 PIN 數大于 200 可適度降低正向力。

n正向力與 mating/unmating force 有關。

n正向力與振動測試時之瞬斷(intermitance)有密切的關系，增加正向力可改善瞬斷問題。

n正向力會嚴重影響電鍍層之耐磨耗性。

1.2 正向力與接觸電阻關系

2.1 端子應力設計基礎

2.1 端子應力設計實例

2.2 最大應力設計

n最大應力＜材料強度( 680-780 MPa for C5210EH )。

nFEM 分析所得之最大應力含應力集中效應，通常會大于 nominal stress ，因此應排除應力集中效應。

n高應力設計的趨勢：Connector 小型化的趨勢，使端子最大應力已大于材料強度，如何在臨界應力下設計端子是重要課題。

n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，反復差拔次數。

2.3 臨界應力設計實例

2.3 臨界應力設計實例

2.4 正向力結果之比較

2.5 理論應力與永久變形之關系

2.6 永久變形和正向力之關系

2.7 端子反復耐壓實驗

2.8 臨界應力設計討論

n以理論方式計算之正向力非常接近實驗值。

n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。

n永久變形量不會造成端子正向力降低，而是端子彈性系數(正向力/位移量)增加。

n當端子之理論應力值大過材料強度時，其反復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.

n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

n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。

n保持力太大，有兩項缺點：

n(1)增加端子插入力，易造成端子變形

n(2)增加housing 內應力，易造成housing 變形。

n保持力太小，有兩項缺點：

n(1)正向力不夠，造成電訊接觸質量不良，

n(2)端子易松脫

3.2  保持力設計參數

n保持力設計參數包括：塑料選用，端子卡榫設計，干涉量設計。

n smt type connectors 必須使用耐高溫的塑料材料，常用的包括：LCP，Nylon，PCT，PPS等。

n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。

n干涉量通常設計在40 ?m-130 ?m 之間

3.3  保持力實驗設計

3.4  卡榫的設計變數

n卡榫的設計變量包括：

n單邊與雙邊

n單凸點與雙凸點

n凸點平面寬度(4,8 mm)

n凸點插入角度(30, 60)

n前后凸點高度差(0.02, 0.04 mm)

3.5  保持力設計準則

n塑料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。

n一般而言：nylon的保持力大于LCP，PCT則介于兩者之間，但同樣是LCP，不同廠牌間的差異性非常大，有將近400 gf的差異。

n干涉量的設計最好介于40 ?m-100 ?m 之間，因為干涉量小于40 ?m ，保持力不穩定，大于100 ?m，保持力不會增加，干涉量介于兩者之間，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/10?m)。

3.5  保持力設計準則

n凸點平面長度和保持力有很大的關系，長度越長，保持力越大。

n單邊卡榫較雙邊的保持力大。

n雙凸點較單凸點的保持力大，但不明顯，可以忽略。

n凸點前的導角角度與保持力無關。

n較薄的板片保持力也相對的較低

n總結而論：由(4,5,8)項結論可知，端子和塑料接觸面積越大，保持力保持力越大，而且其效非常明顯。

3.6  保持力設計實例

3.7  保持力線性公式

r_F : 保持力 (gf)

I     :  干涉量 (10 ?m)

4.0  Contact resistance

4.1  接觸電阻設計

n電子連接器接觸電阻設計包括兩部分：

n端子材料電阻

n接觸端電阻

4.2  材料電阻計算

n磷青銅(C5191, 5210)的導電率約為13%，黃銅(C2600)導電率約26%，BeCu and C7025 則可達到40%，因此選擇端子材料是降低接觸電阻最有效的方法，可降為原來的1/2-1/3。

n端子長度及截面積受電子連接器外型及pitch而決定，可變更的范圍受到限制。

4.3  接觸點電阻

n正向力在 50-150 gf 之間接觸點電阻值在4-8 m-ohm。

n正向力小于50 gf, 接觸電阻則快速增加。

4.4  接觸電阻設計

n接觸電阻包含端子材料電阻和接觸點電阻兩項和。

n一般連接器設計使用100gf 的正向力設計，接觸端電阻可設定為 6.5 m-ohm，再加上端子材料電阻即是接觸電阻。

n高導電率材料選用對降低接觸電阻效果最顯著，增加正向力對降低接觸電阻沒有效果。

n接觸端的半徑對接觸電阻值沒有顯著影響。

n高電流連接器設計之重點在降低接觸電阻，降低接觸電阻的主要方法為 1.選擇高導電率的端子材料，2. 增加端子截面積。