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1、Press-fit端子魚眼孔設計介紹,前 言 電子連接器與PCB連接的方式主要分為 press-fit,through hole solder和SMT.其中Press-fit型連接器以其低成本,高效率,操作簡單,可靠性高而廣泛應用于通訊,電腦等產業.業界上對Press-fit端子設計有各種形態,各有優缺點.而在其中,EON(Eye of Needle),或稱做魚眼孔端子是應用最為廣泛的端子結構.此教材參考了FEA部門對魚眼結構的分析,借鑒其對魚眼功能區的分類及設計概念.同時增加了工作中積累的相關經驗.對魚眼孔的結構,功能,設計方法和要點做了補充.,目 錄,(一)Press-fit端子簡介(二)
2、魚眼孔插拔過程分析(三)魚眼孔功能區的划分(四)魚眼孔形狀分析 a.預插區 b.插入區 c.過渡區 d.保持區 e.強度區(五)Summary(六)整體設計常用方法介紹(七)補充說明,FCIs PATENTED“H”shape pin,1.1 幾種常見的press-fit端子結構,(一)Press-fit端子簡介,附件介紹了一些其他形態的press-fit端子設計及專利.,AdvantageDisadvantageEONMost popular designVery sensitive to Adaptable to many materialsymmetry and positionthic
3、knesses and hole sizesAction Pineasily adapts to different holesPin tends to rotatePTH distortion highVery sensitive to blank width“C”SectionConsistent insertion/retention Difficult to make for small hole forceLow PTH Distortion“H”Section easily control the T.P of tail Difficult to manufacture,1.2 幾
4、種常見的press-fit端子優劣對比,(一)Press-fit端子簡介,*Maximum hardness of copper layer is 150 KnoopNotes:Recommended annular ring diameter is hole diameter plus 0.51,(一)Press-fit端子簡介,2.PCB規格說明,Compliant Pin之功能性要求：Compliant Pin(Press Fit Tech)之主要發展目的有二：(1)組裝簡單：不經Soldering製程即可,使連接器與PCB有緊密之結合以傳導電氣訊號.(2)可置換性：若此連接器損壞，可直
5、接自PCB移除，更換另一個新的連接器即可。針對以上兩點要求，(1)Compliant Pin於插入PTH後必需與PTH有緊密之結合，兩者間的接觸阻抗必需夠低 以供傳輸訊號；(2)插入PTH後，不可過度破壞PTH的鍍層或造成孔徑的太大變形，以免使得更換連接 器時此PTH已不能使用。Bellcore對Compliant Pin的規格要求包括：(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)孔變形量：小於0.0015inch(5)最小銅箔厚度：大於0.0003inch,(一)Pr
6、ess-fit端子簡介,(二)魚眼孔插拔過程分析,魚眼孔端子插拔力曲線圖,壓入力曲線,保持力曲線,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,預插,開始幹涉,壓入到位,插入力減小,(二)魚眼孔插拔過程分析,端子預放入PCB.端子尖端進入PCB孔,尚未產生變形.端子開始壓入,魚眼開始變形,壓入過程出現第一波峰端子繼續壓入,魚眼形變壓合,變形量減小,插入力略有減小.端子繼續下壓,魚眼形變壓合變形,壓入力曲線出現第二波峰.端子拔出時,保持力迅速到達峰值,隨即迅速減小.端子繼續拔除,過渡區和插入區此時已完全形變,與PCB間的干涉力几乎為零.,Press-fit結
7、構,功能區,區域功能說明,端子強度區,保持力區,過渡區,插入區,預插區,將press-fit部分導入到PCB,產生插入力(第一波峰),連接插入區和保持力區,使插入平穩,產生插入力(第二波峰)及保持力,提供端子本身強度,防止插入時挫曲,(三)魚眼孔功能區的划分,依據插拔力曲線,將魚眼結構劃分為 5 個功能區,各功能區的位置,名稱,及功能如下表所示.,詳細內容,(四)魚眼孔形狀分析,預插區,SECTION A-A,Coin,基本功能:產品預放於PCB,此時 press-fit 導入PCB孔,將初產品定位.主要特征:1.Lead-in結構,方便預插.主要形態包括:四面倒角,雙面倒角;從工藝角度 分為
8、沖壓成型,自動化裁切及V-cut折彎等.2.Coin結構,防止預插時划傷PCB孔銅鉑層.3.不同tail length通過改變此部分長度實現.設計要點:1.Lead-in結構:設計時需考慮PCB孔徑大小,孔正位度及連接器端 子正度.保証在worst case下,端子仍位於PCB孔內.2.角度越小越好,可減小壓入時產生的沖擊力.,基本功能:端子與PCB開始產生幹涉,插入力出現第一波峰.主要特征:1.內外魚眼形成兩個簡支樑.2.外魚眼四棱角增加Coin結構,防止插入過程中划傷 PCB孔銅鉑層.設計要點:1.因端子開始壓入時與PCB間的沖擊,設計中應避免 開始時的幹涉過大.防止因插入力過大而造成的端
9、 子折斷,挫曲等問題.2.可通過調整兩個簡單支樑寬度厚度,以改變與PCB 間的幹涉力.3.設計時需注意魚眼內孔下緣位置,請參考下頁.,插入區,(四)魚眼孔形狀分析,PCB孔變形嚴重,插入力較大.,PCB孔變形較小,插入力也較小.,Good design,(四)魚眼孔形狀分析,過渡區,基本功能:連接插入區與保持力區.主要特征:1.魚眼結構中最寬的部位,并不是提供端子插拔力最 大的部位.因端子壓入預插區時,端子兩側臂發生 形變,此時過度區跟著發生變形,其寬度已經變小.2.外魚眼四棱角增加Coin結構,防止插入過程中划傷 PCB孔銅鉑層.3.內外形狀多為圓弧連接.曲線過度平穩.設計要點:1.過度區位
10、於魚眼中心位置,端子壓入PCB後此部分 應位於PCB內部.否則可能回彈,造成壓入不到位.2.內外魚眼對稱度需要嚴格管控.其插拔力及插入後 tail的正位度對魚眼的對稱性要求很高.,(四)魚眼孔形狀分析,保持力區,基本功能:端子與PCB產生幹涉,插入力出現第二波峰.端子壓入完畢,提供保持力.主要特征:1.內外魚眼形成兩個簡支樑.2.外魚眼四棱角增加Coin結構,防止插入過程中划傷 PCB孔銅鉑層.設計要點:1.為增加端子保持力,在允許范圍內盡量增大端子與 PCB孔間干涉量.2.可通過調整兩個簡單支樑寬度厚度,以改變與PCB 間的幹涉力.3.設計上一般使壓入深度低于內魚眼上緣.若壓入深 度高于內魚
11、眼上緣,則要避免硬干涉產生.請參考 下頁.,(四)魚眼孔形狀分析,PCB上表面,(圖1),(圖2),(圖3),1.設計上使壓入深度低于內魚眼上緣.可保証PCB與端子根部不會發生硬幹 涉.如上圖3.2.若壓入深度高與內魚眼上緣,需保証幹涉位置低于內魚眼上緣.,(四)魚眼孔形狀分析,強度區,基本功能:提供端子本身強度,防止插入時挫曲設計要點:在不影響保持力區域的前提下,盡量增加端子根部寬度,防止端子在壓入時發生彎曲,折斷,挫曲等不良.,較好的設計,原設計,(四)魚眼孔形狀分析,(五)Summary,(五)Summary,Press-fit結構,功能區,區域功能說明,端子強度區,保持力區,過渡區,插
12、入區,預插區,將press-fit部分導入到PCB,產生插入力(第一波峰),連接插入區和保持力區,使插入平穩,產生插入力(第二波峰)及保持力,提供端子本身強度,防止插入時挫曲,詳細內容,抄襲法,先決條件,應用注意事項,簡評,1.獲得競爭對手的樣品,測試後發現performance符合要求.2.或現有相同應用之其他產品compliant pin.,測試競爭對手press-fit 尺寸參數,繪制 3D,分別從 5 個功能區與自己的產品進行比較.吸收競爭對手優點.PCB孔徑相同,press-fit,材料性能相似或一致.產品的整體受力結構等於或良於競爭對手.,省時,省力,省事;可操作性佳.,簡析,保持
13、或優化了 5 個功能區.,(六)整體設計常用方法介紹,修改法,先決條件,應用注意事項,簡評,1.其他條件不變,僅厚度變化使得Normal force 線性增減,導致插拔力線性增減.(隻適於差異較小的case.)2.其他條件不變,僅PCB孔徑變化,可對中分割偏移填補 對端子修改.(見下頁)3.其他條件不變,變化內孔寬度,可調整插拔力的大小.4.須考慮倒圓及厚度變化所帶來的幹涉量變化.5.材料厚度增加,或產品結構改變時,須考慮產品本身承受 能力.,省時,省力,可操作性佳.,保持了 5 個功能區的原有特征.,簡析,現有其他產品compliant pin.其規格與設計產品有一定差異，如PCB孔徑,端子厚度。,(六)整體設計常用方法介紹,(六)整體設計常用方法介紹,(七)補充說明,理解魚眼孔端子功能區的划分及各功能區的作用,是設計此類端子的基礎.掌握魚眼孔端子功能區結構對功能的影響,是設計此類端子的關鍵.參考現有魚眼孔端子結構進行修改是設計此類端子的捷徑.對其設計標準化尚未完成.設計魚眼孔端子時,必須要參考產品整體結構.需建立在產品所能承受的強度基礎上.業界規格對此類端子插拔力要求大多較寬松,與客戶應用段有較大差異,實際設計需以客戶段應用為准.目前廠內尚無法准確對此類端子插拔力做模擬分析,但對兩種不同端子進行比較模擬,還是有參考價值的.,
