press-fit-设计高级技巧-new演示幻灯片.ppt

Page:,*,Press-fit,端子,鱼眼孔设,計,介绍,前,言,电子连接器与,PCB,连接的方式主要分为,press-fit,through hole solder,和,SMT.,其中,Press-fit,型连接器以其,低成本,高效率,操作简單,可靠性高而广泛应用于通,訊,计算机等产,業,.,业界上对,Press-fit,端子设计有各种形,態,各有优缺點,.,而在,其中,EON(Eye of Needle),或称做鱼眼孔端子,是,应用最为广泛的端子结构,.,此教材参考了,FEA,部门对鱼眼结构的,分析,借鉴其对鱼眼功能区的分类及设计,概念,.,同时增加了工作中积累的相关经,驗,.,对鱼眼孔的结,構,功能,设计方法和要点做了补充,.,目 录,(,一,),Press-fit,端子简介,(,二,),鱼眼孔插拔过程,分析,(,三,),鱼眼孔功能区的划分,(,四,),鱼眼孔形状分析,a.,预插区,b.,插入区,c.,过渡区,d.,保持区,e.,强度区,(,五,),Summary,(,六,),整體,设计常用方法介绍,(,七,),补充说明,FCIs PATENTED,“H”shape pin,1.1,几种常见的,press-fit,端子结构,(,一,),Press-fit,端子简介,附件介绍了一些其他形态的,press-fit,端子设计及专利,.,Advantage,Disadvantage,EONMost popular designVery sensitive to Adaptable to many materialsymmetry and position,thicknesses and hole sizes,Action Pineasily adapts to different holesPin tends to rotate,PTH distortion high,Very sensitive to blank width,“C”SectionConsistent insertion/retention Difficult to make for small hole,force,Low PTH Distortion,“H”Section easily control the T.P of tail Difficult to manufacture,1.2,几种常见的,press-fit,端子优劣对比,(,一,),Press-fit,端子简介,Plated-Through,Hole Diameter,Drilled Hole,Diameter,Plating Thickness,Plated-Through,Hole Diameter,Copper*,Tin-Lead,D0.70mm,(,D-0.11)0.025,0.025Min,0.015max,D0.075,0.81-0.86,0.025Min,0.015max,0.65-0.80,D0.70mm,(,D-0.075)0.025,0.025Min,0.015max,D0.05,0.7350.785,0.025Min,0.015max,0.6350.735,*Maximum hardness of copper layer is 150 Knoop,Notes:Recommended annular ring diameter is hole,diameter plus 0.51,(,一,),Press-fit,端子简介,2.PCB,规格说明,Compliant Pin,之功能性要求：,Compliant Pin(Press Fit Tech),之主要发展目的有二：,(1),组装简单：不经,Soldering,制程即可,使连接器与,PCB,有紧密之结合以传导电气讯号,.,(2),可置换性：若此连接器损坏，可直接自,PCB,移除，更换另一个新的连接器即可。,针对以上两点要求，,(1)CompliantPin,于插入,PTH,后必需与,PTH,有紧密之结合，两者间的接触阻抗必需够低,以供传输讯号；,(2),插入,PTH,后，不可过度破坏,PTH,的镀层或造成孔径的太大变形，以免使得更换连接,器时此,PTH,已不能使用。,Bellcore,对,CompliantPin,的规格要求包括：,(1),最大插入力：,45lb Max./per pin,(2),最小拔出力：,3lb Min./per pin,(3)LLCR of Compliant Pin,：,1m-ohm,(4),孔变形量：小于,0.0015inch,(5),最小铜箔厚度：大于,0.0003inch,(,一,),Press-fit,端子简介,(,二,),鱼眼孔插拔过程,分析,鱼眼孔端子插拔力曲线图,压入力曲线,保持力曲线,Force:kgf,位移,(mm),0,插入力第,二,波峰,插入力第,一,波峰,拔出力最大值,预插,开始干涉,压入到位,插入力减小,(,二,),鱼眼孔插拔过程,分析,端子预放入,PCB.,端子尖端进,入,PCB,孔,尚未产,生,变形,.,端子开始压,入,鱼眼开始变,形,压入过程出现第一波峰,端子继续压入,鱼眼,形變,压合,变形,量,减,小,插入力略,有减小,.,端子继续下压,鱼眼,形變,压合变,形,压入力曲线出现第二波峰,.,端子拔出時,保持力,迅速到达峰值,随即迅速减小,.,端子继续,拔除,过渡区和插入区此时已完全形,變,与,PCB,间的干涉力几乎为零,.,2,3,4,Press-fit,结构,功能区,区域功能说明,端子强度区,保持力区,过渡区,插入区,预插区,将,press-fit,部分导入到,PCB,产生插入力,(,第一波峰,),连接插入区和保持力,區,使插入平稳,产生插入力第二波峰,),及保持力,提供端子本身强,度,防止插入时挫曲,(,三,),鱼眼孔功能区的划分,依据插拔力曲線,将,鱼眼结构划分为,5,个功能區,各功能区的位置,名稱,及功能如下表所示,.,详细内容,(,四,),鱼眼孔形状分析,预插区,SECTION A-A,Coin,1,2,3,A,A,基本功能,:,产品预放於,PCB,此时,press-fit,导入,PCB,孔,将初产,品定位,.,主要特征,:,1.Lead-in,结,構,方便预,插,.,主要形态包括,:,四面倒角,双面倒角,;,从工艺角度,分为冲压成型,自动化裁切及,V-cut,折弯等,.,2.Coin,结,構,防止预插时划伤,PCB,孔铜铂层,.,3.,不同,taillength,通过改变此部分长度实现,.,设计要点,:,1.Lead-in,结,構,:,设计时需考虑,PCB,孔径大小,孔正位度及连接器端,子正度,.,保证在,worst case,下,端子仍位于,PCB,孔内,.,2.,角度越小越好,可减小压入时产生的冲击力,.,基本功能,:,端子与,PCB,开始产生干涉,插入力出现第一波峰,.,主要特征,:,1.,内外鱼眼形成两个简支梁,.,2.,外鱼眼四棱角增加,Coin,结,構,防止,插入过程中划伤,PCB,孔铜铂层,.,设计要点,:,1.,因,端子开始压入时与,PCB,间的冲,擊,设计,中,应避免,开始时的干涉过大,防止因插入力过大而造成的端,子折斷,挫曲等问题,.,2.,可通过调整两个简单支梁宽度,厚度,以改变与,PCB,间的干涉力,.,3.,设计时需注意鱼眼内孔下缘,位置,请参考下页,.,插入区,(,四,),鱼眼孔形状分析,PCB,PCB,0.65mm min.,0.65mm min.,0.08,此處,应,避免硬干涉,PCB,0.65mm min.,0.10,PCB,孔变形严,重,插入力较大,.,PCB,孔变形较,小,插入力也较小,.,Good design,(,四,),鱼眼孔形状分析,过渡区,基本功能,:,连接插入区与保持力区,.,主要特征,:,1.,鱼眼结构中最宽的,部位,并不是提供端子插拔力最,大的部位,.,因端子压,入,预插區时,端子两侧臂发生,形變,此时过度区跟着发生变,形,其宽度已经变,小,.,2.,外鱼眼四棱角增加,Coin,结,構,防止,插入过程中划伤,PCB,孔铜铂层,.,3.,内外形状多为圆弧连,接,.,曲线过度平稳,.,设计要点,:,1.,过度区位于鱼眼中心,位置,端子压入,PCB,后此部分,应位于,PCB,内部,.,否则可能回彈,造成压入不到位,.,2.,内外鱼眼对称度需要严格管,控,.,其插拔力及插入后,tail,的正位度对鱼眼的对称性要求很高,.,(,四,),鱼眼孔形状分析,保持力区,基本功能,:,端子与,PCB,产生干涉,插入力出现第二波峰,.,端子压入完畢,提供保持力,.,主要特征,:,1.,内外鱼眼形成两个简支梁,.,2.,外鱼眼四棱角增加,Coin,结,構,防止,插入过程中划伤,PCB,孔铜铂层,.,设计要点,:,1.,为增加端子保持,力,在允许范围内尽量增大端子与,PCB,孔间干涉量,.,2.,可通过调整两个简单支梁宽度,厚度,以改变与,PCB,间的干涉力,.,3.,设计上一般,使压入深度低于内鱼眼上,緣,.,若压入,深,度高于内鱼眼上,緣,则要避免硬干涉产生,.,请参考,下页,.,(,四,),鱼眼孔形状分析,PCB,上表面,(,图,1,),(,图,2),(,图,3),1.,设计上,使压入深度低于内鱼眼上,緣,.,可保证,PCB,与端子根部不会发生硬干,涉,.,如上图,3.,2.,若压入深度高与内鱼眼上,緣,需保证干涉位置,低于内鱼眼上缘,.,(,四,),鱼眼孔形状分析,强度区,基本功能,:,提供端子本身强,度,防止插入时挫曲,设计要点,:,在不影响保持力区域的前提,下,尽量增加端子根部,宽,度,防止端子在压入时发生弯,曲,折斷,挫曲等不,良,.,较好的设计,原设计,(,四,),鱼眼孔形状分析,Items:,Key Issue,Reason,BKM,参考条件,1,端子无法放入,PCB,Lead in,不足,增加,lead in,Page 11,PCB,尺寸超规,依业界规范,Page 6,端子正位度超规,公差分析,N/A,2,跨,pin,插入时力量过大,端子各部分与孔干涉量设计不良,Page 11,12,13,15,16,端子强不足,增加根部宽度,Page 17,塑料强度不足,优化塑料结构,N/A,PCB,孔径偏小,依业界规范,Page 6,3,压入不到位,鱼眼位置设计不当,保证鱼眼中心处于,PCB,内,Page 14,4,压入后歪,pin,端子对称度不足,增加尺寸管控,Page 14,5,插入力过大,端子各部分与孔干涉量设计不良,减小第一波峰峰值,使插入曲线平稳上升,Page 11,12,13,15,16,6,保持力不足,保持力区与孔干涉不足,增加保持力区域干涉体积,Page 15,16,7,阻值偏高,Normal Force,不足,优化端子各部分与孔干涉量,Page 11,12,13,15,16,力量过大,PCB,孔破裂,优化端子各部分与孔干涉量,PCB,孔径依业界规范设计,Page 6,11,12,13,15,16,(,五,),Summary,(,五,),Summary,Press-fit,结构,功能区,区域功能说明,端子强度区,保持力区,过渡区,插入区,预插区,将,press-fit,部分导入到,PCB,产生插入力,(,第一波峰,),连接插入区和保持力,區,使插入平稳,产生插入力,(,第二波峰,),及保持力,提供端子本身强,度,防止插入时挫曲,详细内容,抄袭法,先决条件,应用注意事项,简评,1.获得竞争对手的样,品,测试后发现,performance,符合要求,.,2.,或现有相同应用之其他产品,compliant pin.,测试竞争对手,press-fit,尺寸参數,绘制,3D,分别从,5,个功能区与自己的产品进行比,較,.,吸收竞争对手优点,.,PCB,孔径相同,press-fit,材料性能相似或一致,.,产品的整体受力结构等于或良于竞争对手,.,省时,省力,省事,;,可操作性佳,.,简析,保持或优化了,5,个功能区,.,(,六,),整體,设计常用方法介绍,修改法,先决条件,应用注意事项,简评,1.,其他条件不變,仅厚度变化使得,Normal force,线性增减,导致插拔力线性增减,.(,只适于差异较小的,case.),2.,其他条件不變,仅,PCB,孔径变化,可对中分割偏移填补,对端子修改,.(,见下页,),3.,其他条件不變,变化内孔宽度,可调整插拔力的大小,.,4.,须考虑倒圆及厚度变化所带来的干涉量变化,.,5.,材料厚度增加,或产品结构改变,時,须考虑产品本身承受,能力,.,省時,省力,可操作性佳,.,保持了,5,个功能区的原有特征,.,简析,现有其他产品,compliant pin.,其规格与设计产品有一定差异，如,PCB,孔徑,端子厚度。,(,六,),整體,设计常用方法介绍,(,六,),整體,设计常用方法介绍,(,七,),补充说明,理解鱼眼孔端子功能区的划分及各功能区的,作用,是设计此类端子的基础,.,掌握鱼眼孔端子功能区结构对功能的影,响,是设计此类端子的关键,.,参考现有鱼眼孔端子结构进行修改是设计此类端子的快捷方式,.,对其设计标准化尚未完成,.,设计鱼眼孔端子,时,必须要参考产品整体结,构,.,需建立在产品所能承受的强度基础上,.,业界规格对此类端子插拔力要求大多较宽,松,与客户应用段有较大差,异,实际设计需以客户段应用为准,.,目前厂内尚无法准确对此类端子插拔力做模拟,分析,但对两种不同端子进行比较模,拟,还是有参考价值的,.,