連接器設(shè)計基礎(chǔ)課件

1、welcometo visitGBM Enclosure Plant 1G.BM. Molding DivisionStampingDivisionAssyDivisionEngineeringDivisionLogisticDivisionQA DivisionSalesDivisionMaterialDivision GM OfficeI.TFinancePersonnelManagementCommittee QualityCommitteeNew ProductRD CommitteeOrganization ChartExecutive V.P.Chief Plant Manager

2、DragontopEnclosurePlant2Management Representative Management DepartmentDocumentControlCenterInjectionDepartmentPaintDepartmentQCDivisionQA DepartmentSalesDepartmentMaterialDepartmentQuality Management Organization ChartQA Department4Management Representative agentPurDepartmentW-HDepartmentFPC系列PLCC系

3、列SCC系列MODULE系列新產(chǎn)品系列CONNECTOR5CONNECTOR9PLCC系列可分幾大類DIP與SMT1.按PIN可分20,28,32,34.,44,52,68,842.按角柱可分有無角柱3.按體積大小可分為普通型和MINI型SMT-PLCCDIP-PLCCCONNECTOR9SCC系列可分1.SCC A2 ISO2.SCC A2 EMV 3.SCC A2 DAUBEL4.SCC DS TYPE5.SCC LOW PROFILE6.SCC LANDING III7.SCC A2 EXTENSION GUIDELNotebook9( Quality Policy ) Quality

4、First Customer Satisfaction Continuous Improvement( Quality Commitment ) All employees participate in producing high quality products by implementing the quality management system and continuous improvement to achieve customer satisfaction. ( Environmental Polity ) Comply with the regulations Health

5、 and safety first utilize resources effectively Continuous pollution control improvementISO 9002 : Successful certified on Nov 22, 2000ISO 14001 : Successful certified on Dec 14, 2000CONNECTOR10CONNECTOR11PaintProcessing RoomMonthly Capacity of 80 sets Plastic Tools and 50 sets Press Tools : 55 Mill

6、ing Machines, 138 Grinding Machines, 52 EDM, 13 NC Milling Machines, 10 Wire Cutting Machines, 50 Sets Pro-E12Tooling HouseInjection WorkshopWe have total 320 injection machines : 60 world advanced DEMAG and 18 Niigata Electric injection machines in Enclosure Plant. 183 injection machines in Connect

7、or Plant. 58 injection machines in An Hon Plant. (will add another 12 Niigata Electric injection machines in Enclosure Plant)13Assembly LinesCONNECTOR141082 employees in assembly lines of Enclosure Plant設(shè)計要件正向力設(shè)計最大應(yīng)力設(shè)計保持力設(shè)計接觸電阻設(shè)計金屬材料選用應(yīng)力釋放設(shè)計161.1 正向力設(shè)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

8、力與產(chǎn)品的可靠性有絕對的關(guān)係。正向力與接觸電阻有密切的關(guān)係。若 PIN 數(shù)大於 200 可適度降低正向力。正向力與 mating/unmating force 有關(guān)。正向力與振動測試時之瞬斷(intermitance)有密切的關(guān)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。172.1 端子應(yīng)力設(shè)計實例材料強度 = 750 Mpa大小端子應(yīng)力值703 Mpa1111 Mpa1244 Mpa1355 MPa192.2 最大應(yīng)力設(shè)計最大應(yīng)力材料強度( 680-780 MPa for C5210EH )。FEM 分析所得之最大應(yīng)力含應(yīng)力集中效應(yīng)，通常會大於 nominal stres

9、s ，因此應(yīng)排除應(yīng)力集中效應(yīng)。202.1 端子應(yīng)力設(shè)計基礎(chǔ) d : 位移量 (mm) E : 彈性係數(shù) (110 Gpa) s : 最大應(yīng)力(Mpa) F : N(98gf)理論最大應(yīng)力理論正向力* Forming and blanking 端子設(shè)計差異及重點2.1 端子應(yīng)力設(shè)計實例材料強度 = 750 Mpa大小端子應(yīng)力值703 Mpa1111 Mpa1244 Mpa1355 MPa2.2 最大應(yīng)力設(shè)計最大應(yīng)力材料強度( 680-780 MPa for C5210EH )。FEM 分析所得之最大應(yīng)力含應(yīng)力集中效應(yīng)，通常會大於 nominal stress ，因此應(yīng)排除應(yīng)力集中效應(yīng)。高應(yīng)力設(shè)計

10、的趨勢：Connector 小型化的趨勢，使端子最大應(yīng)力已大於材料強度，如何在臨界應(yīng)力下設(shè)計端子是重要課題。臨界應(yīng)力的設(shè)計應(yīng)以理論應(yīng)力值為基礎(chǔ)來設(shè)計，所考慮的因素包括：位移量，理論應(yīng)力，永久變形量，反覆差拔次數(shù)。2.3 臨界應(yīng)力設(shè)計實例2.4 正向力結(jié)果之比較2.5 理論應(yīng)力與永久變形之關(guān)係理論應(yīng)力 / 材料強度永久變形量 (mm)2.7 端子反覆耐壓實驗2.8 臨界應(yīng)力設(shè)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(yīng)力值影響，也就是應(yīng)力集中之影響，因此應(yīng)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(shù)(正向力/位移量)增加。當端子之理論應(yīng)力值大

11、過材料強度時，其反覆耐壓之次數(shù)及無法達到1萬次，應(yīng)力愈高次數(shù)愈少，但應(yīng)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(huán)境下所測得之案例，若產(chǎn)品設(shè)計高出材料強度很高時很容易產(chǎn)生跪針現(xiàn)象?！啊薄啊薄啊薄啊薄啊薄啊?.1 保持力設(shè)計在連接器 smt 化及小型化的趨勢下，保持力的設(shè)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(nèi)應(yīng)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(zhì)不良，(2)端子易鬆脫3.2 保持力設(shè)計參數(shù)保持力設(shè)計參數(shù)包括：塑膠選用，端子卡榫設(shè)計，干涉量設(shè)計。 SM

12、T type Connectors 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(shè)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(shè)計在40 mm-130 mm 之間3.3 保持力實驗設(shè)計3.4 卡榫的設(shè)計變數(shù)卡榫的設(shè)計變數(shù)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)3.5 保持力設(shè)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(shè)計，不同的塑料，保持力會有500 gf 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

13、同樣是LCP，不同廠牌間的差異性非常大，有將近400 gf的差異。干涉量的設(shè)計最好介於40 mm-100 mm 之間，因為干涉量小於40 mm ，保持力不穩(wěn)定，大於100 mm，保持力不會增加，干涉量介於兩者之間，保持力呈現(xiàn)性的方式增加，增加的量隨材料及卡榫設(shè)計的差異約在30-120 (gf/10mm)。3.5 保持力設(shè)計準則凸點平面長度和保持力有很大的關(guān)係，長度越長，保持力越大。單邊卡榫較雙邊的保持力大。雙凸點較單凸點的保持力大，但不明顯，可以忽略。凸點前的導(dǎo)角角度與保持力無關(guān)。較薄的板片保持力也相對的較低總結(jié)而論：由(4,5,8)項結(jié)論可知，端子和塑膠接觸面積越大，保持力保持力越大，而且其

14、效非常明顯。，3.6 保持力設(shè)計實例3.7 保持力線性公式 r_F : 保持力 (gf) I : 干涉量 (10 mm)Zenite 6130L (A3)Sumik E6006L (B3)Vectra L140 (C4)PA 46 TE250F6 (D3)PA 6T C430CN (E3)PCT CG941 (F4)B02r_F42 I1r_F29 I58r_F54 I89r_F24 I349r_F44 I12r_F40 I5B03r_F27 I147r_F35 I4r_F40 I6r_F47 I146r_F53 I60r_F36 I31B22r_F74 I222r_F43 I196r_F77

15、 I270r_F73 I646r_F82 I391r_F41 I4164.0 Contact resistance4.1 接觸電阻設(shè)計電子連接器接觸電阻設(shè)計包括兩部分：端子材料電阻接觸端電阻4.2 材料電阻計算磷青銅(C5191, 5210)的導(dǎo)電率約為13%，黃銅(C2600)導(dǎo)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。端子長度及截面積受電子連接器外型及pitch而決定，可變更的範圍受到限制。L : 端子導(dǎo)電長度 (mm)A : 端子截面積 (mm2) s : 導(dǎo)電率 (%)4.3 接觸點電阻正向力在

16、50-150 gf 之間接觸點電阻值在4-8 m-ohm。正向力小於50 gf, 接觸電阻則快速增加。4.4 接觸電阻設(shè)計接觸電阻包含端子材料電阻和接觸點電阻兩項和。一般連接器設(shè)計使用100gf 的正向力設(shè)計，接觸端電阻可設(shè)定為 6.5 m-ohm，再加上端子材料電阻即是接觸電阻。高導(dǎo)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。接觸端的半徑對接觸電阻值沒有顯著影響。高電流連接器設(shè)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(dǎo)電率的端子材料，2. 增加端子截面積。4.5 接觸電阻案例請計算接觸電阻23.225.529.833.35.1 應(yīng)力釋放設(shè)計應(yīng)力釋放：當材料在受應(yīng)力及溫度環(huán)境下，長時間所造成的正向力下降的現(xiàn)象，稱為應(yīng)力釋放，通常以原受力的百分比表示。溫度越高，受力時間越長，應(yīng)力釋放的越大一般規(guī)定應(yīng)力釋放在 3000 hr 以上仍然能維持70%以上的力量才合乎設(shè)計的原則。根據(jù)以上的規(guī)定，可提出一簡單的設(shè)計原則：70以下可使用C260(黃銅)，70-105可使用C510,C521(磷青銅)，105以上則須使用C7025, BeCu, TiCu等較貴材料。5.2 應(yīng)力釋放相關(guān)資料(1)5.2 應(yīng)力釋放相關(guān)資料(1)6.1 Temperature rise 大電流連接器必須考慮溫度上升效應(yīng)，通常設(shè)計在 30 的範