连接器设计规范.ppt

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10/1199,Page1,Foxconn連接器設計手冊,DesignGuideforConnector,Revision:

APrepared:

SmarkHuo,10/1199,Page2,大綱1.連接器產品基本特征2.塑膠零件設計2-1.塑膠結構設計2-2.塑膠材料選擇3.端子五金零件設計3-1.保持力設計3-2.正向力設計3-3.端子應力設計3-3.銅材選用4.高頻設計5.電鍍設計6.PCB焊接技術簡介,Outline,10/1199,Page3,Characteristicofconnector,連接器的特性,高速傳輸（Highspeedtransmission）散熱（Heatdissipation）電磁波/高頻測試（EMI/RFI）噪音（Acoustics）電力分配（Powerdistribution）結構（Mechanicaldesign）外觀（Productstyling&Cosmetics）環保（Environmentalprotection&Recycling）,10/1199,Page4,Designconcept,輕量化（LowWeight）小型化,小pitch化（MinimumSize）低成本（LowCost）高性能（HeightPerformance）量產性（HeightProductivity）,連接器設計理念,10/1199,Page5,機械設計程序,DesignProcess,10/1199,Page6,DesignofPlasticPart,第一章.塑膠零件設計,10/1199,Page7,DesignofPlasticPart,2-1.塑膠零件結構設計-壁厚（Thickness）設計,設計原則:

1.壁厚均勻2.盡可能小的肉厚3.受力處和合膠線處要有足夠的厚度,保證一定的強度（圖示）,合膠線,受力面,如果無法避免不均勻的肉厚設計時,應盡量采用逐步過渡的形式,避免突變,否則容易產生變形,不好的設計,好的設計,肉厚過渡部份,10/1199,Page8,DesignofPlasticPart,2-1.塑膠零件結構設計-壁厚（Thickness）設計,左圖肉厚設計不均勻,右圖為改進後的設計,肉厚設計均勻,成型時不易產生縮水,氣泡,變形等不良現象,Good,Good,Bad,Bad,10/1199,Page9,DesignofPlasticPart,2-1.塑膠零件結構設計-加強筋（Rib）設計,主體肉厚:

T拔模角度D:

0.5-1.5加強筋高度:

小於5T（一般為2T3T加強筋間距:

2T3T連接圓弧半徑:

R=0.250.4T寬度（W）:

0.40.8T（PC/ABS小於0.5T,ABS為0.5-0.7T）,10/1199,Page10,DesignofPlasticPart,2-1.塑膠零件結構設計-凸台設計,凸台尺寸設計規范主壁厚:

T拔模角（d）:

0.5-1.5凸台高度:

小於5T（一般2.53T）過渡圓弧半徑R:

0.25T0.40T凸台厚度（W）:

0.4T0.8T,10/1199,Page11,DesignofPlasticPart,2-1.塑膠零件結構設計-角撐（Gussets）設計,10/1199,Page12,DesignofPlasticPart,2-1.塑膠零件結構設計-一般圓角設計,10/1199,Page13,ChoiceofPlasticMaterial,連接器設計選用塑膠原料的原則由於連接器的housing結構特點基本上都是,薄肉（最小的小於0.2mm）,多pin孔,細長結構,同時因應IT行業的產品更新換代快,競爭激烈,所以材料的選擇必需遵循一下的原則:

流動性好,可成型肉厚較薄的產品（如LCP,PPS,NAYLON類）高強度,抗沖擊性,耐高溫（SMT焊接制程的需要）優異的電氣性能（高絕緣電阻,低的介電常數）冷卻速度快（縮短成型周期,提高效率,節約成本）在滿足性能的狀況下,盡量選用價格便宜的材料,10/1199,Page14,10/1199,Page15,連接器設計常用的塑膠原料特性比較,ChoiceofPlasticMaterial,10/1199,Page16,ChoiceofPlasticMaterial,10/1199,Page17,ChoiceofPlasticMaterial,10/1199,Page18,ChoiceofPlasticMaterial,10/1199,Page19,ChoiceofPlasticMaterial,10/1199,Page20,ChoiceofPlasticMaterial,10/1199,Page21,第二章.端子零件設計,DesignofTerminal,10/1199,Page22,1.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。

2.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。

3.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,DesignofRetainerForce,保持力的作用:

固持端子于Housing中,防止脫落焊接時,提供Connector,整体保持力檢驗端子壓狀況及隔欄強度狀況（耐電壓性能）,10/1199,Page23,保持力設計參數包括：

塑膠選用，端子卡榫設計，干涉量設計。

smttypeconnectors必須使用耐高溫的塑膠材料，常用的包括：

LCP，Nylon，PCT，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0.04mm-0.13mm之間,DesignofRetainerForce,3-1.保持力的影響因素,10/1199,Page24,DesignofRetainerForce,3-1.保持力的影響因素,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500gf以上的差別。

一般而言：

nylon的保持力大於LCP，PCT則介於兩者之間，但同樣是LCP，不同廠牌間的差異性非常大，有將近400gf的差異。

干涉量的設計最好介於40mm-100mm之間，因為干涉量小於40mm，保持力不穩定，大於100mm，保持力不會增加，干涉量介於兩者之間，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/10mm）。

10/1199,Page25,DesignofRetainerForce,3-1.卡榫的結構設計,雙尖點雙邊卡筍,單尖平面單邊卡筍,單尖雙邊卡筍,單尖單邊卡筍,雙尖點單邊卡筍,單尖平面雙邊卡筍,10/1199,Page26,DesignofRetainerForce,3-1.卡榫的結構對保持力的影響,1.凸點平面長度和保持力有很大的關係，長度越長，保持力越大。

2.單邊卡榫較雙邊的保持力大。

3.雙凸點較單凸點的保持力大，但不明顯，可以忽略。

4.凸點前的導角角度與保持力無關。

5.較薄的板片保持力也相對的較低6.總結而論：

端子和塑膠接觸面積越大，保持力越大，而且其效果非常明顯。

10/1199,Page27,DesignofNormalForce,3-2.端子正向力設計,鍍金端子正向力：

50-100gf或小於100gf。

鍍錫鉛端子正向力必須大於150gf。

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/unmatingforce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。

10/1199,Page28,鍍金端子正向力輿接觸阻抗的關係,DesignofNormalForce,圖示曲線表明:

當正向力大於50gf後,接觸阻抗幾乎不隨正向力而變化,10/1199,Page29,端子正向力的設計必需考慮材料的最大應力,端子理論應力的計算方法如下:

d:

位移量（mm）E:

彈性係數（110Gpa）s:

最大應力（Mpa）F:

N（50-100gf）,*Formingandblanking端子設計差異及重點,F:

理論正向力,DesignofStressForce,10/1199,Page30,理論應力/材料強度,永久變形（mm）,永久變形輿理論應力的關係,DesignofStressForce,10/1199,Page31,永久變形輿正向力的關係,DesignofStressForce,10/1199,Page32,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2000cycles.若產品設計應力高出材料強度很高時很容易產生跪針現象。

DesignofStressForce,永久變形輿應力的關係,10/1199,Page33,DesignofResistance,端子接觸理論,SURFACE1,SURFACE2,P,P,P,P,P,P,10/1199,Page34,幾何接觸形態,球對平面接觸,圓柱對圓柱接觸,圓柱對平面接觸,平面對平面接觸,DesignofResistance,10/1199,Page35,電流流過端子接觸區域時的總電阻值（RT）,是為体積電阻值（RB）,擠縮電阻值（RC）,和簿膜電阻值（Rf）的總和,Rc,Rf,R+,1,1,1,+,+,.,CR=,bulk,R,R,c,f,SURFACE1,SURFACE2,P,P,P,P,P,P,DesignofResistance,10/1199,Page36,接觸阻抗,實際阻抗實際阻抗值=素材阻抗接觸阻抗,素材體積阻抗,L:

端子導電長度（mm）A:

端子截面積（mm2）:

導電率（%）純銅之電阻係數=17.24110-3,DesignofResistance,（Cf,Rk,Ie取值見附頁）,10/1199,Page37,一般材料導電率表,DesignofResistance,10/1199,Page38,DesignofResistance,10/1199,Page39,DesignofResistance,10/1199,Page40,ChooseofMaterial,低接觸電阻與素材電阻而滿足迴路需求腐蝕電阻須低確實插入時，須有低摩擦力與良好的導電性適當的彈性特性價格須低傳導性（Conductivity）最小素材電阻延展性（Ductility）幫助端子之成形降伏強度（YieldStrength）在彈性範圍內，可擁有大的位移應力鬆弛（StressRelaxation）端子於長時間受力或使用於高溫時抗拒負載能力仍能維持硬度（Hardness）減少端子金屬的磨損,銅材選擇基本要求:

10/1199,Page41,銅材物性表,10/1199,Page42,ChooseofMaterial,連接器端子常用銅材,黃銅（Brass）-價格低,導電性佳,機械強度差磷青銅（PhosphorBronz）-價格中等,導電性略差,機械強度佳.鈹銅（BerylliumCopper）-價格高,導電性及機械強度均佳.,10/1199,Page43,隨著合金強度增加:

成型性降低最小的彎曲半徑:

內R=1倍銅板材料厚度材料沖壓特性方向與幾何特性,ChooseofMaterial,端子材料成型性特點,10/1199,Page44,ChooseofMaterial