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電子連接器設計 15 第一页，共三十九页。 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 16 第二页，共三十九页。 1.1 正向力設計 鍍金端子正向力：100 gf 或小於 100 gf。 鍍錫鉛端子正向力必須大於 150 gf。 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/unmating force 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。 17 第三页，共三十九页。 1.2 正向力與接觸電阻關係 18 第四页，共三十九页。 2.1 端子應力設計實例 材料強度 = 750 Mpa 大小端子應力值 703 Mpa 1111 Mpa 1244 Mpa 1355 MPa 19 第五页，共三十九页。 2.2 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。 20 第六页，共三十九页。 2.1 端子應力設計基礎 d : 位移量 (mm) E : 彈性係數 (110 Gpa) s : 最大應力(Mpa) F : N(98gf) 理論最大應力 理論正向力 * Forming and blanking 端子設計差異及重點 第七页，共三十九页。 2.1 端子應力設計實例 材料強度 = 750 Mpa 大小端子應力值 703 Mpa 1111 Mpa 1244 Mpa 1355 MPa 第八页，共三十九页。 2.2 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。 第九页，共三十九页。 2.3 臨界應力設計實例 第十页，共三十九页。 2.3 臨界應力設計實例 位移(mm) 最大應力 (Mpa) 永久變形量(mm) Cycle No. 理論值 FEM 理論值/ 材料強度 0.2 297 525 0.4 0 10000 0.3 445 787 0.6 0.01 10000 0.4 594 1050 0.8 0.02 10000 0.5 742 1312 1.0 0.05 10000 0.6 891 1575 1.2 0.09 8000 0.7 1040 1838 1.4 0.15 5000 0.8 1188 2100 1.6 0.20 ? 0.9 1337 2363 1.8 0.27 2000 1.0 1485 2625 2.0 0.34 ? 第十一页，共三十九页。 2.4 正向力結果之比較 第十二页，共三十九页。 2.5 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) 第十三页，共三十九页。 2.6 永久變形和正向力之關係 第十四页，共三十九页。 2.7 端子反覆耐壓實驗 第十五页，共三十九页。 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2000 cycles. 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。 第十六页，共三十九页。 “”“”“”“”“”“”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， (2)端子易鬆脫 第十七页，共三十九页。 3.2 保持力設計參數 保持力設計參數包括：塑膠