连接器基础概论-设计理论基础
连接器基本理论知识
電子連接器之規格
機械規格 (Mechanical Specifications)
*正向接觸力 (Contact Force Or Normal Force) *端子拔出力 (Pin Retention Force) *連接分離力量 (Unmating Force) *插拔次數 (Durability) *單一接點之插入、拔出力 (Engagement Force、 Separation Force) *銲點強度 (Peeling Force)
電子連接器之基本認識
電子連接器之定義 電子連接器基本構造 電子連接器名詞說明 電子連接器規格 電子連接器分類 電子連接器之發展趨勢
Jimmy Chiu
電子連接器之定義
電子連接器乃傳輸電子信號之裝置(類比信號或 數位信號)。 如：電源插頭/插座、IC腳座、電話線插頭等皆 是。 製造於機械工業，應用於電子工業
Байду номын сангаас 電子連接器之分類
電子連接器之結構
Mating End：與另一連接器相互連結之一端，通常為可活動插拔 Pin & Socket Type、Centronic Type等 Termination End：與PCB或線材固定之一端 ，通常為固定 PCB (Printed Circuit Board)： *表面黏著式 ( SMT-Surface Mount Technology) *穿板式 (Throught-Hole Type) *壓入式 (Press-Fit Type) *壓接式 (Compression Type) *夾板式 (Straddle Mount Type) 線材 (Wire、Cable) *焊接式 (Soldering Type) *壓著式 (Crimping) *壓接式 (IDT-Insulator Displacement Technology)
连接器基本知识介绍-PPT精品文档
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二.連接器的基本構成與分類
.連接器的基本構成
一般的連接器主要由兩個部分組成:1.HOUSING(塑膠);2.CONTACT(端子); 塑膠主要起絕緣和定位端子的作用; 端子是連接器的最核心部分.它的主要作用是導通;
連接器典型構成 HOUSING
CONTACT
.此外,根據結構和功能上的要求.還有一些連接器有PWB板,彈片, COVER 等 其他組成部分.
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顧名思義，通俗地說，連接器就是將
連接器是什麼東東？
兩種或兩種以上的物件連接到一塊的 媒介。廣義來說，連接器可以是硬體， 如我們日常見到的插座、手機插孔等 等，也可以是軟體，比如編程用到的 中間件等等。
連接器定義:
用以完成電路或電子机器等相互間電氣連接之器具(含附件)稱為連 接器
Memory Card To Motherboard: SIMM, DIMM, DDR Socket
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Memory Socket 產品結構
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Memory Socket 產品結構
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Level 2
Level 2: Board To Board (PC板至PC板)
Levels 0 晶片封裝的內部連接 0 級. 就是積體電路晶片 Levels 1
IC封裝引腳與PCB的連接。典型連接器IC插座。
Levels2
Levels3 Levels 4
印製電路與導線或印製板的連接。典型連接器為印製電路連接器。
底板與底板的連接。典型連接器為機櫃式連接器。
连接器基础知识介绍
1.2 连接器的结构
一个基本的连接器的组成: ❖ 接触界面
接触涂层 接触弹性组件 连接器塑料本体
端子
塑膠
1.2.1接触界面 接触界面：可分离界面和固定(永久性)界面
在可分离性界面和固定连接之间存在很多的不同 点，包括结构上和需求上的，它们在基本组件 上具有共同之处.在两种情况下，产生和维护金 属接触界面需要达到我们所期望的电力要求。 此外，在两种情况下，金属性界面的产生是通 过机械方法。
❖ 贵金属镀层: ➢ 金,钯及钯合金 通常贵金属镀层需镍底层 ➢ 镍底层的作用 ․减少孔隙腐蚀 ․提供转移腐蚀对象的覆盖层 ․限制基材成分的分布 ․提高镀层的耐久性
普通金属镀层
➢ 锡，银和镍 锡被氧化，在插拔过程中，锡氧化物也会很轻易地 脱落，从而不影响导电性能。然而，表面层再氧 化会以磨损的方式降低锡接合面的机械性能由于 在磨损过程中，部分镍被再次氧化，从而使得镀 层的电阻增加
ห้องสมุดไป่ตู้
依與PCB接合型式分:
DIP (貫穿孔黏著): 其產品要求端子腳位 的正位度 (True position).
SMT(表面黏著): 其產品要求端子腳位的 正位度(True position)及端子的共面(co planarity)
依使用產業別分:
PC個人電腦用連接器: 如ZIF 478, DDR184, BATTERY, PCI , AGP ,I/O
LCP，结晶速度相当快,流动性好(结晶快 材料流动性应好，否则成型品质极差)，因 此特性致使成型後表面较硬(可撕一层皮下 来),中间较疏松，有如淬火，另LCP X方向 基本无收缩,而Y方向收缩相对较大，故易 出现扭曲，同时因LCP上述特点其表现为 对结合线敏感，结合线处易裂纹，故设计 时应选好胶口，排气应通畅,加溢料槽对其 有帮助，同时设计时应考虑好掏料，以避 开受力处有结合线，总体上来说LCP是一 支相当好之塑料，尺寸稳定，强度好，易 成型，对小结构复杂件成型有利，价格贵。
射频同轴连接器设计理论基础
学习好资料_____________________________________________射频传输线、连接元件和过渡元件简述第一节射频传输线__________________________________________________学习好资料_______________________________________________________________________________________________学习好资料_______________________________________________________________________________________________学习好资料_______________________________________________________________________________________________学习好资料_______________________________________________________________________________________________学习好资料_______________________________________________________________________________________________学习好资料_______________________________________________________________________________________________学习好资料_______________________________________________________________________________________________学习好资料_______________________________________________________________________________________________学习好资料_______________________________________________________________________________________________射频同轴连接器的设计1970.12一、同轴传输线的特性阻抗1 同轴传输线的特性阻抗的一般公式射频同轴连接器由一段同轴传输线、连接机构绝缘支架组成。
连接器设计基础讲义
材料電阻計算
L : 端子導電長度 (mm)
RB (m)
17.24 103
s
L A
A : 端子截面積 (mm2) s : 導電係數
以長度為 7mm,厚度為0.25mm,寬度為0.3mm, 磷銅導線 (s 17.24*12.04%) 計算 -> R = 13.33 mohm (端子材料本身的電阻不含接觸端電阻)
-導電係數,導電率(IACS%)
-溫升與電流評級(Current Rating)
-插入力/拔出力(Insertion / Withdrawal Force)
-Buckling (挫曲)強度
優質．創新．誠信．感恩
何謂正向力 (Normal Force)
P荷重(Normal Force正向力)
彈性臂 長度= L 寬度= b 厚度= h
端子位移0.7mm 250
正向力(g)
200 150 100 50 0 1 1001 2001 3001 4001 5001 6001 7001 8001 9001 Cycle數
優質．創新．誠信．感恩
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。
優質．創新．誠信．感恩
溫升 ( Temperature Rise )
連接器有電流評級(Current Rating)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 : degree F
J L T 2 2A
RB (m)
17.24 103
s
L A
连接器的基础知识PPT课件
一.连接器中使用的导体
就泛指而言，连接器所接通的不仅仅限于电流，在光电子技术迅 猛发展的今天，光纤系统中，传递信号的载体是光，玻璃和塑料代替 了普通电路中的导线，但是光信号通路中也使用连接器，它们的作用 与电路连接器相同。 易言之,所有用在電子信號與電源上的連接元件机及其附屬配件等均 稱為連接器(CONNECTOR).
2 为什么要使用连接器？
3 连接器的分类
多年来连接器的分类混乱，各个厂家自有其分类方法和标准。1989年在 美国国家电子配销商协会 NEDA, 即National Electronic Distributors Association缩写，它是一个工业教育组织 ）的支持下，生产连接器的几大 厂家会聚在一起，制订了一部连接器类标准和术语。
潮
，
保
护
接
座
体触
部 份
和
导
体
■
使
座体（housing）连接器座电路体具有如下作用：
彼
■ 支撑接触部份（插针、此绝簧片等），使之牢固正
缘
确就位
上 图 画
■ 防尘、防污和防潮，保出的连护接触部份和导体
■ 使电路彼此绝缘
接 器 是
直
上图画出的连接器是直插式插式 （in-line）连接器。
（
直插式连接器的特点是导线in 从连接器的一半部份
带状电缆 （计算机和外设） 名称源自于其外观酷似丝带。又称为平面电缆。它是一组平
连接器设计基础讲解
PIN太长 顶到端子
PIN太短 接触性差
此角度为 设计重点
PIN针
插入PIN针 后，喇叭口 要求平行与 PIN针完全 接触。
e、其他类型：
单面接触有外框 单面接触
双面接触
环型接触
B 、挂钩基本形状有以下几种： a：背部刺破式：
A尺寸控制端子脱落；
B尺寸控制端子在 Housing内的窜动。 （一般窜动为0.15 ~ 0.25mm左右较合适）
DIP型 Wafer 主体PIN孔的设计 ：
a>b尺寸，可减小PIN针之间的相互累积 挤压力，PIN针较容易插入。
主体加倒角
PIN加倒角
*尽量设计PIN针从主体底部插入，如从主 体内腔插入会增加组装的难度。
PIN针需打内K：
产品过炉时，溶胶会进入 PIN的K内，从而增加PIN 的固止力。
PIN针打内K可增强产品过炉后的退PIN力。
此处尽量避免尖角，防止刮破胶体保持力变小； 尽量做水 平，保持 力可增大；
此处做成异型或增加加强筋，增强保持力。
b：挂钩悬空式： 悬空
注：此种结构挂钩拉力较小，一般不采用。
c：挂钩为产品成型框口部份：
注：此种挂钩拉力大小，一般与塑胶相关较大。
d：挂钩为翅膀式：
挡片---防止 弹片不反弹。
二、Housing的设计： 1 、相关匹配尺寸： A、端子与Housing匹配； B、 Housing与Wafer匹配。
C
•正常情况下C小于15度时，产品能顺利对插（如 配合间隙太大，对插时PIN针可能会顶死，无法 正常对插） 。
Housing与Wafer匹配原则： *空Housing与Wafer对插无干涉（无力量）； *Housing的PIN孔与Wafer的PIN针能对应； *防呆部位能对应。
连接器基础讲义.ppt
Ft-lb/in 10-5
d256 D-696
Heat deflection
In/in0F
D-648
PEI
PES
PC
24.5
18.0
9.5
0.03
0.9
110
1.2
1.1
0.34
2.0
2.0
12~16
1.1
1.3
3.7
410
420
270
PBT
PCT
PPS
PA
LCP
19.5
17.5
20.5
19.4 23.0~30.0
• Pin-and-Socket contact • Twist pin contact • Hyperboloid contact • Box-and-post contact • Hermaphroditic contact • Tuning fork contact • Gas-tight high-performance contact
2.0
3.0
0.9
5.0
1.3~2.4
1.5
1.1
1.9
1.0
1.9~2.9
1.3
1.1
1.5
1.9
1.7~2.8
0.8
1.4
1.2
1.1
0.5
400
480
500
450
446~469
UL therm. Index w/impact Flammability Dielectric stength,1/8in Dielectric conatant,1MHz Dissipation factor,1MHz Arc resistance Specific gravity Mold shrinkage,MD
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連接器基礎概論
設計理論基礎
資料參考:
工業技術研究院
●正向力理論基礎●最大應力理論基礎●接觸電阻理論基礎●保持力理論基礎
正向力理論基礎●力學-懸臂樑
●求解正向力
F=>正向力(9.8N=1kgf)
L=>懸臂樑長(mm)
d=>位移量(mm)
E=>彈性模數(MPa)
b=>材料寬度(mm)
h=>材料厚度(mm)
正向力理論基礎●力學-懸臂樑
●求解位移量
F=>正向力(9.8N=1kgf)
L=>懸臂樑長(mm)
d=>位移量(mm)
E=>彈性模數(MPa)
b=>材料寬度(mm)
h=>材料厚度(mm)
正向力理論基礎
●正向力與插拔力的關係(摩擦力)
插入力=插入角正向分力*摩擦係數
拔出力=正向力*摩擦係數
F(摩擦力)=Fn(正向力)*µ(摩擦係數)
●正向力與接觸阻抗的關係(實驗驗證)
正向力100gf以上阻抗變異小
正向力50gf以下阻抗變異大
正向力理論基礎
●正向力與產品可靠性的關係
降服強度, 破壞理論, 彈性疲勞(恢復性)…
●正向力的大小將會影響電鍍層之耐磨性
●正向力與振動測試時之瞬斷的關係
增加正向力可有效改善瞬斷問題
●多PIN數產品可適當調整正向力
●力學-懸臂樑
最大應力理論基礎●
求解應力L=>懸臂樑長(mm)
d=>位移量(mm)
E=>彈性模數(MPa)
h=>材料厚度(mm)
σ=>最大應力(kg/mm^2)223L
dEh =σ
理論基礎公式
逆向工程-電腦輔助模擬分析 ANSYS
逆向工程-電腦輔助模擬分析 OSD
最大應力理論基礎
●有限元素分析所得包含:
破壞理論(含應力集中效應), 正向力(反作用力),
位移量, 溫昇, 疲勞, 運動…
●逆向工程界的銘言:
垃圾進, 垃圾出!
正確的材質資料, 有效設置邊界條件
●產品微量化的結果, 連接器將小型化趨勢
在小型化的趨勢下, 將會運用到材料的極限特性
可靠性實驗報告
50
100
150
200
250
1100120013001400150016001700180019001
Cycle數正向力(g )
接觸電阻理論基礎
接觸電阻=材料電阻+接觸阻抗R = Rm + Rc
接觸電阻理論基礎
●材料電阻基礎理論
L: 材料導電長度(mm)
A: 材料截面積(mm2)
r : 材料導電率(%IACS)
●端子長度及截面積受連接器外型及間距
而決定, 所以可變更的範圍也將受到限制
接觸電阻理論基礎
●接觸阻抗基礎理論(實驗)
F: 端子正向力(g)
●正向力在50~150gf之阻抗值在4~8mΩ
●正向力小於50gf, 接觸阻抗則快速增加
●一般連接器設計使用100gf 的正向力設計,
接觸阻抗可設定為6.5mΩ, 再加上端子材
料電阻即是接觸電阻
正向力與接觸阻抗實驗測試圖
接觸電阻理論基礎050100150200250
Normal Force ( gf )
0.0
10.0
20.0
30.040.050.0L L C R ( m O h m )T:0.15 R:0.30 Au: 1Sample 1Sample 2Sample 3Sample 4Sample 5
理論基礎公式
接觸電阻理論基礎
●高導電率材料選用對降低接觸電阻效果
最顯著(原正向力以達100gf以上)
磷青銅的導電率約為13%, 黃銅約26%, 鈹銅則
可達到40%以上, 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
●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
3.補足正向力
保持力理論基礎
●保持力設計參數包括: 塑膠材質選用, 端
子卡點設計, 干涉量設計…
●保持力太大潛在問題:
端子插入力增加, 工時增加且易造成端子變形
塑膠內應力增加, 易造成塑膠變異…
●保持力太小潛在問題:
端子定位不穩定, 易鬆脫, 接觸品質不穩定…
保持力理論基礎
●保持力在連接器小型化的趨勢下必須非
常精準設計
●端子卡點設計大致分為:
單邊, 雙邊, 撕裂, 凸點…
●單雙邊又分為:
單層, 雙層, 多層, 交錯式…
雙層或是多層的前後凸點高度差(0.02~0.04mm)
保持力理論基礎
●干涉量通常設計0.04mm~0.12mm之間
干涉量介於0.04~0.12mm之間, 干涉量與保持力
的關係將維持線性比例方式增加(依據實驗證明)
干涉量小於0.04mm, 保持力將呈現不穩定狀況
干涉量大於0.12mm, 保持力不再維持線性增
●卡點平面長度與保持力有相對的關係
長度越長, 保持力越大
●單邊卡點較雙邊卡點的保持力大
保持力理論基礎
●雙卡點較單卡點的保持力大
不明顯, 可以忽略
●卡點前的導角角度與保持力無關
●較薄的板片保持力也相對的較低
端子材料厚度變更時, 適度調整干涉量
端子和塑膠干涉及接觸面積越大, 保持力越大
保持力理論基礎
保持力與卡點實驗測試圖
保持力理論基礎 卡點型式圖
保持力理論基礎 卡點型式圖
保持力理論基礎 卡點型式圖。