2.5 2.5 理論應力與永久變形之關係理論應力與永久變形之關係

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2

理論應力 / 材料強度

永久變形量

(mm)

2.6 2.6 永久變形和正向力之關係永久變形和正向力之關係

0.9mm端子位移

050100150200250

0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9

(mm)位移

(g)

正向

力

第一次測試 第十次測試

2.7 2.7 端子反覆耐壓實驗端子反覆耐壓實驗0.7mm端子位移

0

50

100

150

200

250

1 1001 2001 3001 4001 5001 6001 7001 8001 9001

Cycle數

(g)

正向

力

2.8 2.8 臨界應力設計討論臨界應力設計討論 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 2000 cycles.

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 3.1 保持力設計保持力設計 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。

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。 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 3.2 保持力設計參數保持力設計參數 保持力設計參數包括：塑膠選用，端子卡榫設

計，干涉量設計。 SMT 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 40 m-130 m 之間

3.3 3.3 保持力實驗設計保持力實驗設計

3.4 3.4 卡榫的設計變數卡榫的設計變數 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 (4,8 mm)– 凸點插入角度 (30, 60)– 前後凸點高度差 (0.02, 0.04

mm)

3.5 3.5 保持力設計準則保持力設計準則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 500 gf 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 400 gf 的差異。

3. 干涉量的設計最好介於 40 m-100 m 之間，因為干涉量小於 40 m ，保持力不穩定，大於 100 m ，保持力不會增加，干涉量介於兩者之間，保持力呈线性的方式增加，增加的量隨材料及卡榫設計的差異約在 30-120 (gf/10m) 。

3.5 3.5 保持力設計準則保持力設計準則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 3.6 保持力設計實例保持力設計實例

3.7 3.7 保持力線性公式保持力線性公式

r_F : 保持力 (gf) I : 干涉量 (10 m)

  Zenite 6130L (A3)

Sumik E6006L (B3)

Vectra L140 (C4)

PA 46 TE250F6

(D3)

PA 6T C430CN

(E3)

PCT CG941 (F4)

B02 r_F ＝ 42 I－ 1

r_F ＝ 29 I＋ 58

r_F ＝ 54 I－ 89

r_F ＝ 24 I＋ 349

r_F ＝ 44 I＋ 12

r_F ＝ 40 I－ 5

B03 r_F ＝ 27 I＋ 147

r_F ＝ 35 I＋ 4

r_F ＝ 40 I＋ 6

r_F ＝ 47 I＋ 146

r_F ＝ 53 I－ 60

r_F ＝ 36 I－ 31

B22 r_F ＝ 74 I＋ 222

r_F ＝ 43 I＋ 196

r_F ＝ 77 I＋ 270

r_F ＝ 73 I＋ 646

r_F ＝ 82 I＋ 391

r_F ＝ 41 I＋ 416

4.0 Contact resistance4.0 Contact resistance

...11

1

fc

bulk

RR

RCR

4.1 4.1 接觸電阻設計接觸電阻設計 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 4.2 材料電阻計算材料電阻計算

磷青銅 (C5191, 5210) 的導電率約為 13% ，黃銅 (C2600) 導電率約 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。

A

LmRB

31024.17)(

L : 端子導電長度 (mm)

A : 端子截面積 (mm2)

: 導電率 (%)

4.3 4.3 接觸點電阻接觸點電阻

正向力在 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。

0 5 0 1 0 0 1 5 0 2 0 0 2 5 0N o rm a l F orc e ( g f )

0 .0

1 0 .0

2 0 .0

3 0 .0

4 0 .0

5 0 .0

LL

CR

( m

Ohm

)

T :0 .1 5 R :0 .3 0 A u : 1

S am p le 1

S am p le 2

S am p le 3

S am p le 4

S am p le 5

5.3)(

300)(

gfFmRC

4.4 4.4 接觸電阻設計接觸電阻設計 接觸電阻包含端子材料電阻和接觸點電阻兩項和。 一般連接器設計使用 100gf 的正向力設計，接觸端電

阻可設定為 6.5 m-ohm ，再加上端子材料電阻即是接觸電阻。

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。

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 4.5 接觸電阻案例接觸電阻案例

1. 請計算接觸電阻1. 23.22. 25.53. 29.84. 33.3

5.1 5.1 應力釋放設計應力釋放設計 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。 溫度越高，受力時間越長，應力釋放的越大 一般規定應力釋放在 3000 hr 以上仍然能維持 70% 以上的力量才合乎設計的原則。 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 5.2 應力釋放相關資料應力釋放相關資料 (1)(1)

5.2 5.2 應力釋放相關資料應力釋放相關資料 (1)(1)

6.1 Temperature rise 6.1 Temperature rise

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：

2

22

2 A

LJT

T : degree F

J : current (amps)

L : beam length (in)

A : cross section area (in*in)

: electric conductivity (%IACS)

k : thermal conductivity (BTU/ft.hr.F)

6.1 Temperature rise 6.1 Temperature rise exampleexample

溫升：

(1) 33℃

(2) 38℃

(3) 45℃

7. 7. 端子材料選用端子材料選用

7 7 端子材料選用端子材料選用

THANKS!THANKS!

THE ENDTHE END