随着連(lián)接器可(kě)靠性要(yao)求越來(lái)越高，連(lián)接器的(de)端子作(zuo)🏃‍♂️爲決定(ding)❌連❄️接器(qi)電力和(hé)信号傳(chuan)輸性能(néng)的關鍵(jian)組⛹🏻‍♀️件，往(wang)‼️往是連(lian)接器設(she)計的重(zhòng)中之重(zhòng)。大家一(yi)般對連(lian)接器的(de)插拔力(lì)、保持力(lì)有所了(le)解，但是(shì)正向力(li)作爲連(lián)接器的(de)⁉️另一個(gè)關🌈鍵性(xing)能指标(biao)，往往大(da)多數人(ren)不太了(le)解。本文(wen)将爲你(nǐ)詳細介(jiè)紹什麽(me)是“正向(xiang)力”。

一、正(zheng)向力定(dìng)義

正向(xiang)力（英文(wén)：Normal Force）主要來(lái)自于兩(liǎng)連接器(qì)插接時(shi)插座的(de)端子👣梁(liáng)因與插(chā)頭配合(he)産生的(de)位移，由(you)該位移(yí)産生的(de)彈性恢(huī)🐕複力就(jiu)是端子(zi)正向力(lì)。

圖1：插針(zhēn)與插座(zuò)配合示(shi)意圖（F表(biǎo)示正向(xiàng)力）

圖2：端(duān)子受壓(ya)産生位(wèi)移示意(yì)圖

二、正(zhèng)向力影(ying)響因素(su)

正向力(li)與接觸(chù)電阻有(yǒu)什麽關(guān)系了？從(cong)圖3我們(men)可以🐅直(zhi)觀看❗出(chū)‼️随着正(zhèng)向力增(zeng)大，接觸(chu)電阻變(bian)小，在100g力(lì)時接觸(chu)電阻趨(qū)于🏃‍♀️穩定(dìng)🌈，保持在(zai)5mΩ。

圖3：正向(xiang)力和接(jiē)觸電阻(zǔ)

正向力(li)對于連(lián)接器的(de)影響是(shì)多個因(yin)素的，包(bāo)括插拔(ba)力，磨損(sǔn)，接觸彈(dàn)性部上(shàng)的壓力(li)（彈片應(ying)力），連接(jie)器殼體(tǐ)上的壓(ya)力（塑膠(jiāo)應力），接(jie)觸電阻(zu)。增加正(zhèng)向力對(dui)🔴以上前(qian)四項産(chǎn)生不利(li)影響，而(ér)隻對一(yi)項産生(sheng)緩和因(yīn)素。增加(jiā)正向力(li)提高了(le)磨擦力(lì)，也增大(da)了插拔(bá)力及磨(mó)損率。緩(huan)和因素(sù)是增加(jiā)磨擦力(lì)同樣提(ti)高了端(duan)子接觸(chù)部的機(jī)械穩定(ding)性，這是(shì)一個有(yǒu)利的因(yin)🤞素，因㊙️爲(wei)它減少(shǎo)了接觸(chù)面的潛(qian)在不穩(wěn)定💋性，降(jiang)低了它(tā)在端子(zǐ)接觸面(miàn)或其附(fù)♋近出現(xiàn)腐蝕性(xìng)物質或(huo)污染影(ying)響的敏(mǐn)感程度(du)。增加正(zheng)向力使(shi)得在端(duān)子彈性(xìng)部上的(de)壓力變(bian)大，這樣(yang)反過來(lai)❗也對連(lián)接器殼(ké)體産生(shēng)一個更(geng)高的壓(ya)❄️力，在連(lian)接器✊殼(ke)體上的(de)高壓力(lì)導緻殼(ke)體更🔅易(yì)發生變(biàn)形，這樣(yang)可能影(ying)響❄️彈性(xìng)部的固(gu)持位置(zhi)，進而影(yǐng)💞響正向(xiang)力。從這(zhè)一點來(lai)看，顯示(shi)出增加(jia)正向力(li)總的來(lái)講對連(lián)接性能(néng)産生不(bú)🚶利影響(xiang)。

然而增(zeng)加正向(xiàng)力卻可(kě)以抵消(xiao)這些不(bú)利影響(xiang)，正如圖(tu)💰3所☀️示💁，接(jiē)觸🌈電阻(zǔ)随着正(zhèng)向力增(zeng)加而減(jiǎn)少。增加(jia)的正向(xiàng)力對接(jiē)觸電阻(zu)㊙️大小的(de)必然影(yǐng)響是，接(jiē)觸面積(jī)增加，則(ze)接觸電(dian)阻減小(xiǎo)。另外，接(jiē)觸阻力(li)📧的穩定(ding)性同樣(yàng)通過兩(liǎng)種影響(xiang)随着正(zheng)向力的(de)增加而(er)增加。首(shǒu)先🏒，增加(jia)磨擦力(li)提高了(le)接觸面(mian)的機械(xiè)穩定性(xing)，以及随(suí)😍之産生(sheng)的對抗(kàng)端子接(jie)觸面不(bu)穩定的(de)阻力。其(qi)次，在端(duan)子區域(yu)裏的這(zhè)種增加(jiā)同樣提(tí)高了接(jiē)觸面的(de)抗腐蝕(shi)能力。一(yī)個連接(jiē)器的“最(zui)優化”正(zhèng)向力來(lái)自于較(jiao)高正向(xiàng)力對機(jī)械性能(néng)所帶來(lái)的不利(lì)影響與(yu)端子磨(mo)擦力有(yǒu)利影響(xiǎng)間的權(quan)衡。最小(xiao)正向力(lì)必須能(néng)夠保證(zheng)氧化膜(mó)之破壞(huài)和端子(zi)接觸面(mian)在不同(tóng)應用環(huan)☁️境下的(de)穩定性(xing)。

三、材料(liao)性能和(hé)正向力(lì)

材料性(xing)能是決(jué)定端子(zi)正向力(lì)的基礎(chu)，假如把(bǎ)端子近(jin)似視爲(wèi)一懸臂(bi)梁（梁的(de)一端爲(wei)固定支(zhi)座，另一(yī)端爲自(zì)由端📞），如(ru)圖4，根據(jù)懸臂梁(liang)理論，可(kě)得到端(duān)子的正(zheng)向力計(jì)算公式(shi)。

（公式1）

圖(tu)4：懸臂梁(liang)模型

其(qí)中D=梁位(wèi)移量,E=材(cai)料彈性(xìng)系數,W=端(duan)子寬度(dù),T=端子厚(hòu)度,L=端子(zǐ)長度

該(gāi)等式包(bao)括三個(ge)要素﹕梁(liang)位移、彈(dan)性系數(shù)和端子(zi)的幾何(hé)形狀，其(qi)中每個(gè)要素都(dou)是獨立(li)的。當材(cái)料選定(dìng)後，材料(liao)厚🏃‍♂️度T,材(cai)☔料的彈(dan)性系數(shù)E即固定(dìng)不變，可(ke)以通過(guò)改變端(duan)子的✊幾(ji)何形狀(zhuang)來調整(zheng)正向力(lì)的大小(xiǎo)，并進而(er)控制☁️端(duān)子接觸(chù)面間的(de)電阻，以(yi)确保電(dian)力傳遞(di)及信号(hao)傳遞的(de)穩定性(xing)。

四、正向(xiang)力的損(sun)失

對于(yu)連接器(qì)的失效(xiào)，正向力(lì)的損失(shī)，會造成(chéng)端子接(jie)觸界面(mian)的機械(xie)穩定性(xing)降低。正(zhèng)向力損(sǔn)失主要(yao)有兩個(ge)方🧑🏽‍🤝‍🧑🏻面：永(yǒng)久變形(xíng)和應力(li)❓松弛。

永(yǒng)久變形(xing)是指端(duan)子梁由(yóu)于塑性(xing)變形而(ér)偏離原(yuan)始位置(zhì)，查看公(gong)式1，永久(jiu)變形造(zao)成梁偏(piān)移D減少(shao)，因此正(zheng)向力降(jiang)低。

對于(yú)偏移，有(you)一種是(shì)設計偏(pian)移的塑(sù)性變形(xing)産生的(de)，還有一(yī)種是插(cha)拔過程(chéng)中的過(guo)應力，通(tōng)常是因(yin)爲不正(zheng)确的插(cha)拔引起(qi)的。

應力(lì)松弛的(de)結果是(shì)應力的(de)減少，導(dǎo)緻正向(xiàng)力的減(jian)少。端子(zǐ)在正向(xiang)力作用(yong)下會發(fā)生彈性(xìng)變形，産(chan)生内應(yīng)力。懸臂(bì)🔅梁上的(de)正向力(lì)F與應力(lì)σ間的計(ji)算公式(shi)如下：

（公(gōng)式2）

公式(shì)表明了(le)任何的(de)應力減(jiǎn)少都會(hui)導緻正(zhèng)向力的(de)減少。就(jiù)連接器(qì)而言，我(wo)們可以(yi)定義爲(wei)在連接(jiē)器使用(yòng)期間，随(sui)🔞着時間(jian)的延續(xu)，正向力(li)會以一(yī)持續的(de)偏差而(ér)削減。換(huan)句話說(shuō)，僅僅是(shì)由于端(duan)子👅懸臂(bi)梁受到(dào)🏃‍♀️了因其(qí)配合偏(pian)移而産(chǎn)生的應(yīng)力，而其(qí)所受正(zhèng)向力🐆的(de)削減可(ke)看作是(shì)時間和(he)溫度雙(shuāng)重作用(yong)的結果(guǒ)。當連接(jie)器的工(gong)🌈作溫度(dù)升高，此(ci)時應力(lì)松弛就(jiù)更爲明(míng)顯了。圖(tu)5論證了(le)其☂️關系(xì)。當懸臂(bi)梁位于(yú)其最大(da)偏差0.005 英(yīng)寸時，在(zài)96小時内(nei)，正向力(lì)會随着(zhe)溫度的(de)升高而(er)減小。

應(yīng)力松弛(chi)是不可(ke)避免的(de)，隻能控(kong)制，應力(li)松弛的(de)速🔞度與(yu)❄️設計選(xuǎn)擇的材(cái)料和施(shī)加的應(ying)力以及(jí)應用的(de)🌈環境溫(wēn)度相關(guan)，應力松(song)弛依賴(lài)于時間(jiān)和溫度(du)。

圖5：溫度(du)與正向(xiang)力關系(xì)

五、正向(xiàng)力測試(shì)介紹

正(zheng)向力測(ce)試參照(zhao)标準EIA-364-04（Normal Force Test Procedure for Electrical Connectors）。

常(chang)用測試(shì)設備：連(lián)接器插(cha)拔力試(shì)驗機。

目(mu)的：測試(shi)連接器(qì)母端彈(dàn)片的位(wèi)移-力對(duì)應值，就(jiù)是連接(jie)㊙️器母端(duān)彈片下(xià)壓多少(shao)毫米對(dui)應的力(li)值。

圖6：連(lián)接器插(cha)拔力試(shì)驗機

注(zhù)意就連(lián)接器組(zu)成的情(qíng)形而言(yan)，若測試(shi)方向受(shou)塑膠本(ben)體✂️屏蔽(bi)阻礙，則(zé)須破壞(huài)連接器(qi)塑膠本(ben)體，但是(shì)不要動(dong)端子原(yuán)始夾持(chi)固定性(xìng)能爲原(yuán)則。

圖7：剖(pou)開的連(lian)接器

圖(tú)8:根據設(she)計位移(yí)執行測(ce)試

圖9：繪(huì)制位移(yí)-力曲線(xian)圖

六.總(zong)結

綜述(shù)連接器(qì)正向力(li)是連接(jiē)器的重(zhòng)要參數(shu)之一，我(wo)們在設(shè)計選型(xíng)的時候(hòu)要關注(zhu)。連接器(qi)使用時(shi)其接觸(chu)可靠性(xing)與正向(xiàng)力成正(zhèng)比，提高(gao)正向力(li)可以減(jiǎn)小❄️接觸(chù)電阻，可(kě)以🌂改善(shan)連接器(qi)振動時(shí)信号瞬(shun)斷問題(ti)，但是正(zheng)向力過(guò)大，将使(shi)連接器(qi)❌插拔力(li)變大，端(duan)子變形(xíng)産生的(de)内應力(li)對其疲(pí)📧勞壽命(mìng)也将産(chǎn)生不利(lì)影響。最(zui)優正向(xiang)力取決(jué)于受影(ying)響因素(su)的平衡(heng)。隻要能(néng)保證接(jie)觸電阻(zǔ)和界面(miàn)穩定的(de)要求，正(zhèng)向力越(yuè)小越好(hao)。根據業(yè)界常用(yong)設計标(biao)準，鍍金(jin)接觸區(qu)設計值(zhí)建議在(zai)50~100gf 。鍍錫表(biǎo)面作可(kě)分離界(jiè)面爲了(le)減少磨(mo)損腐蝕(shi)，會加大(dà)正向力(li)，設計值(zhí)一般要(yào)求高于(yu)150gf。選擇合(hé)适的材(cái)料和幾(jǐ)何形狀(zhuang)是基礎(chǔ)，設計時(shi)不斷調(diào)整參數(shu)，結合測(ce)試驗證(zheng)，取的最(zui)優正向(xiàng)力。

壯壯(zhuang)優選目(mu)前已積(jī)累了大(dà)量連接(jie)器DPA（物理(li)破壞性(xìng)物理💘分(fen)析）分♊析(xi)經驗，通(tōng)過各種(zhong)技術手(shou)段，來識(shi)物料的(de)固有可(ke)靠性隐(yin)患和使(shǐ)用風險(xian)，對物料(liao)的物理(lǐ)可靠性(xìng)進行整(zheng)體🈲評估(gu)，如果您(nin)有連接(jiē)器的認(rèn)證需求(qiú)，壯壯優(yōu)選可幫(bāng)助您進(jìn)行專業(ye)可靠的(de)分析。

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