连接器设计基础.pptx

welcometo visitGBM Enclosure PlantGBM Enclosure Plant 1 1G.BM.MoldingDivisionStampingDivisionAssyDivisionEngineeringDivisionLogisticDivisionQADivisionSalesDivisionMaterialDivisionGMOfficeI.TFinancePersonnelManagementCommitteeQualityCommitteeNewProductRDCommitteeOrganization ChartExecutiveV.P.ChiefPlantManagerDragontopEnclosurePlant2 2Management RepresentativeManagementDepartmentDocumentControlCenterInjectionDepartmentPaintDepartmentQCDivisionQADepartmentSalesDepartmentMaterialDepartmentQuality Management Organization ChartQuality Management Organization ChartQADepartment4 4Management Representative agentPurDepartmentW-HDepartmentFPC系列系列PLCC系列系列SCC系列系列MODULE系列系列新產品系列新產品系列CONNECTOR5 5CONNECTOR9 9FPCFPCFPCFPC系列可分幾大類系列可分幾大類系列可分幾大類系列可分幾大類1.1.0FPC(水平與垂直)從3PIN至32PIN2.0.5FPC(上下接觸)從4PIN至50PIN3.1.3FPC4.1.5FPC 其3.4項還待研發.1.0FPC-H1.0FPC-VCONNECTOR9 9PLCCPLCCPLCCPLCC系列可分幾大類系列可分幾大類系列可分幾大類系列可分幾大類DIPDIPDIPDIP與與與與SMTSMTSMTSMT1.1.1.1.按按按按PINPINPINPIN可分可分可分可分20,28,32,34.,44,52,68,820,28,32,34.,44,52,68,820,28,32,34.,44,52,68,820,28,32,34.,44,52,68,84 4 4 42.2.2.2.按角柱可分有無角柱按角柱可分有無角柱按角柱可分有無角柱按角柱可分有無角柱3.3.3.3.按体積大小可分為普通按体積大小可分為普通按体積大小可分為普通按体積大小可分為普通型和型和型和型和MINIMINIMINIMINI型型型型SMT-PLCCDIP-PLCCCONNECTOR9 9SCCSCCSCCSCC系列可分系列可分系列可分系列可分1.SCC A2 ISO1.SCC A2 ISO1.SCC A2 ISO1.SCC A2 ISO2.SCC A2 EMV 2.SCC A2 EMV 2.SCC A2 EMV 2.SCC A2 EMV 3.SCC A2 DAUBEL3.SCC A2 DAUBEL3.SCC A2 DAUBEL3.SCC A2 DAUBEL4.SCC DS TYPE4.SCC DS TYPE4.SCC DS TYPE4.SCC DS TYPE5.SCC LOW PROFILE5.SCC LOW PROFILE5.SCC LOW PROFILE5.SCC LOW PROFILE6.SCC LANDING III6.SCC LANDING III6.SCC LANDING III6.SCC LANDING III7.SCC A2 EXTENSION GUIDE7.SCC A2 EXTENSION GUIDE7.SCC A2 EXTENSION GUIDE7.SCC A2 EXTENSION GUIDELCONNECTOR8 8現開發之新產品主要現開發之新產品主要是是VERTICAL(90VERTICAL(90度度)DVI-D,DVI-I,RIGHT)DVI-D,DVI-I,RIGHT ANGLE(180ANGLE(180度度)DVI-)DVI-D,DVI-ID,DVI-IDVIDVI系列系列Notebook9 9(Quality Policy)Quality 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 and safety first utilize resources effectively Continuous pollution control improvementISO 9002:Successful certified on Nov 22,2000ISO 9002:Successful certified on Nov 22,2000ISO 14001:Successful certified on Dec 14,2000ISO 14001:Successful certified on Dec 14,2000CONNECTOR1010CONNECTOR1111PaintProcessing Processing RoomRoomMonthly Capacity of Monthly Capacity of 8080 sets Plastic Tools and sets Plastic Tools and 5050 sets sets Press Tools:55 Milling Machines,138 Grinding Press Tools:55 Milling Machines,138 Grinding Machines,52 EDM,13 NC Milling Machines,10 Wire Machines,52 EDM,13 NC Milling Machines,10 Wire Cutting Machines,50 Sets Pro-ECutting Machines,50 Sets Pro-E1212Tooling HouseInjection Injection WorkshopWorkshopWe have total 320 injection machines:60 world advanced DEMAG and 18 Niigata Electric injection machines in Enclosure Plant.183 injection machines in Connector Plant.58 injection machines in An Hon Plant.(will add another 12 Niigata Electric injection machines in Enclosure Plant)1313Assembly LinesAssembly LinesCONNECTOR14141082 employees in assembly lines of Enclosure Plant 電子連接器設計 何楊何楊 GBM/Connector工程部工程部1515設計要件1.正向力設計2.最大應力設計3.保持力設計4.接觸電阻設計5.金屬材料選用6.應力釋放設計16161.1 正向力設計l鍍金端子正向力：100gf或小於100gf。l鍍錫鉛端子正向力必須大於150gf。l正向力與產品的可靠性有絕對的關係。l正向力與接觸電阻有密切的關係。l若PIN數大於200可適度降低正向力。l正向力與mating/unmatingforce有關。l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。l正向力會嚴重影響電鍍層之耐磨耗性。17171.2 正向力與接觸電阻關係18182.1 端子應力設計實例材料強度=750Mpa大小端子應力值(1)703Mpa(2)1111Mpa(3)1244Mpa(4)1355MPa19192.2 最大應力設計l最大應力材料強度(680-780MPaforC5210EH)。lFEM分析所得之最大應力含應力集中效應，通常會大於nominalstress，因此應排除應力集中效應。20202.1 端子應力設計基礎d:位移量(mm)E:彈性係數(110Gpa)s:最大應力(Mpa)F:N(98gf)理論最大應力理論正向力*Formingandblanking端子設計差異及重點2.1 端子應力設計實例材料強度=750Mpa大小端子應力值(1)703Mpa(2)1111Mpa(3)1244Mpa(4)1355MPa2.2 最大應力設計l最大應力材料強度(680-780MPaforC5210EH)。lFEM分析所得之最大應力含應力集中效應，通常會大於nominalstress，因此應排除應力集中效應。l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。l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。2.3 臨界應力設計實例2.3 臨界應力設計實例位移(mm)最大應力(Mpa)永久變形量(mm)CycleNo.理論值FEM理論值/材料強度0.22975250.40100000.34457870.60.01100000.459410500.80.02100000.574213121.00.05100000.689115751.20.0980000.7104018381.40.1550000.8118821001.60.200.9133723631.80.2720001.0148526252.00.342.4 正向力結果之比較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)2.6 永久變形和正向力之關係2.7 端子反覆耐壓實驗2.8 臨界應力設計討論l以理論方式計算之正向力非常接近實驗值。l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。l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。l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.l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l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。l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。l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3.2 保持力設計參數l保持力設計參數包括：塑膠選用，端子卡榫設計，干涉量設計。lSMTtypeConnectors必須使用耐高溫的塑膠材料，常用的包括：LCP，Nylon，PCT，PPS等。l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。l干涉量通常設計在40mm-130mm之間3.3 保持力實驗設計3.4 卡榫的設計變數l卡榫的設計變數包括：單邊與雙邊單凸點與雙凸點凸點平面寬度(4,8mm)凸點插入角度(30,60)前後凸點高度差(0.02,0.04mm)3.5 保持力設計準則1.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。2.一般而言：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。3.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)。3.5 保持力設計準則4.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。5.單邊卡榫較雙邊的保持力大。6.雙凸點較單凸點的保持力大，但不明顯，可以忽略。7.凸點前的導角角度與保持力無關。8.較薄的板片保持力也相對的較低9.總結而論：由(4,5,8)項結論可知，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(10mm)Zenite6130L(A3)SumikE6006L(B3)VectraL140(C4)PA46TE250F6(D3)PA6TC430CN(E3)PCTCG941(F4)B02r_F42I1r_F29I58r_F54I89r_F24I349r_F44I12r_F40I5B03r_F27I147r_F35I4r_F40I6r_F47I146r_F53I60r_F36I31B22r_F74I222r_F43I196r_F77I270r_F73I646r_F82I391r_F41I4164.0 Contact resistance4.1 接觸電阻設計l電子連接器接觸電阻設計包括兩部分：1.端子材料電阻2.接觸端電阻4.2 材料電阻計算l磷青銅(C5191,5210)的導電率約為13%，黃銅(C2600)導電率約26%，BeCuandC7025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。l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:端子導電長度(mm)A:端子截面積(mm2)s:導電率(%)4.3 接觸點電阻l正向力在50-150gf之間接觸點電阻值在4-8m-ohm。l正向力小於50gf,接觸電阻則快速增加。4.4 接觸電阻設計l接觸電阻包含端子材料電阻和接觸點電阻兩項和。l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6.5m-ohm，再加上端子材料電阻即是接觸電阻。l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。l接觸端的半徑對接觸電阻值沒有顯著影響。l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。4.5 接觸電阻案例1.請計算接觸電阻1.23.22.25.53.29.84.33.35.1 應力釋放設計l應力釋放：當材料在受應力及溫度環境下，長時間所造成的正向力下降的現象，稱為應力釋放，通常以原受力的百分比表示。l溫度越高，受力時間越長，應力釋放的越大l一般規定應力釋放在3000hr以上仍然能維持70%以上的力量才合乎設計的原則。l根據以上的規定，可提出一簡單的設計原則：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 應力釋放相關資料(1)5.2 應力釋放相關資料(1)6.1 Temperature rise l大電流連接器必須考慮溫度上升效應，通常設計在30的範圍內，簡單的計算可使用以下之保守公式：T:degreeFJ:current(amps)L:beamlength(in)A:crosssectionarea(in*in)g:electricconductivity(%IACS)k:thermalconductivity(BTU/ft.hr.F)6.1 Temperature rise example溫升：(1)33(2)38(3)457.端子材料選用7 端子材料選用THANKS!THANKS!THANKS!THANKS!THE ENDTHE ENDTHE ENDTHE END Dragontop Enclosure PlantDragontop Enclosure Plant