随着連(lian)接器可(ke)靠性要(yao)求越來(lai)越高，連(lian)接器的(de)端子❤️作(zuo)⭕爲決🐆定(ding)連接器(qi)電力和(he)信号傳(chuan)輸性能(neng)的關鍵(jian)組🔞件，往(wang)往是連(lian)接器設(she)計的重(zhong)中之重(zhong)。大家一(yi)般對連(lian)接器的(de)⛱️插拔力(li)、保持力(li)有所了(le)解，但是(shi)正向力(li)作爲連(lian)接器的(de)另一個(ge)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(ni)詳細介(jie)紹什麽(me)是“正向(xiang)力”。

一、正(zheng)向力定(ding)義

正向(xiang)力（英文(wen)：Normal Force）主要來(lai)自于兩(liang)連接器(qi)插接時(shi)插座的(de)端子梁(liang)因與插(cha)頭配合(he)産生的(de)位移，由(you)該位移(yi)産生的(de)彈✨性恢(hui)複力就(jiu)是端子(zi)正向力(li)。

圖1：插針(zhen)與插座(zuo)配合示(shi)意圖（F表(biao)示正向(xiang)力）

圖2：端(duan)子受壓(ya)産生位(wei)移示意(yi)圖

二、正(zheng)向力影(ying)響因素(su)

正向力(li)與接觸(chu)電阻有(you)什麽關(guan)系了？從(cong)圖3我們(men)可以🔴直(zhi)觀看出(chu)随着正(zheng)向力增(zeng)大，接觸(chu)電阻變(bian)小，在100g力(li)時接觸(chu)電阻趨(qu)于👣穩定(ding)，保持在(zai)5mΩ。

圖3：正向(xiang)力和接(jie)觸電阻(zu)

正向力(li)對于連(lian)接器的(de)影響是(shi)多個因(yin)素的，包(bao)括插拔(ba)力，磨損(sun)，接觸彈(dan)性部上(shang)的壓力(li)（彈片應(ying)力），連接(jie)器殼體(ti)上的壓(ya)力（塑膠(jiao)應力），接(jie)觸電阻(zu)。增加正(zheng)向力對(dui)以上前(qian)四項産(chan)生不利(li)影響，而(er)隻對一(yi)項産生(sheng)緩和因(yin)素。增加(jia)正向力(li)提🥵高了(le)磨擦力(li)，也增大(da)了插拔(ba)力🐅及磨(mo)損率。緩(huan)和因素(su)是增加(jia)磨擦力(li)同👣樣提(ti)高了端(duan)子接觸(chu)部的機(ji)械穩定(ding)性，這是(shi)一個有(you)利的因(yin)素，因爲(wei)它減少(shao)了接觸(chu)面的潛(qian)在不穩(wen)定性，降(jiang)低了它(ta)在端🈲子(zi)接觸面(mian)或其附(fu)近出現(xian)腐蝕性(xing)物質🐅或(huo)污染影(ying)響的敏(min)感程度(du)。增加正(zheng)向力使(shi)得在端(duan)子彈性(xing)部上的(de)壓力變(bian)大，這樣(yang)反過來(lai)👉也對連(lian)接器殼(ke)體産生(sheng)一個更(geng)高的壓(ya)力，在連(lian)接器♍殼(ke)體上的(de)高壓力(li)導緻殼(ke)體更易(yi)發生變(bian)形，這樣(yang)可能影(ying)響彈性(xing)部的固(gu)持位置(zhi)，進而影(ying)響正向(xiang)力。從這(zhe)一點來(lai)看，顯示(shi)出增加(jia)正向力(li)總的來(lai)講對連(lian)接性能(neng)産生不(bu)利影響(xiang)。

然而增(zeng)加正向(xiang)力卻可(ke)以抵消(xiao)這些不(bu)利影響(xiang)，正如圖(tu)3所示，接(jie)觸電阻(zu)随着正(zheng)向力增(zeng)加而減(jian)少。增加(jia)的正向(xiang)力對💯接(jie)觸電阻(zu)大小的(de)必然影(ying)響是，接(jie)觸面積(ji)增加，則(ze)接觸電(dian)阻減小(xiao)。另外，接(jie)觸阻力(li)🐅的穩定(ding)性同樣(yang)通過兩(liang)種影響(xiang)随着正(zheng)向力的(de)增加而(er)增加。首(shou)先🌏，增加(jia)磨擦力(li)提高了(le)接觸面(mian)的機械(xie)穩定性(xing)，以及随(sui)之産生(sheng)的對抗(kang)✍️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(zhe)種增加(jia)同樣提(ti)高了接(jie)觸面的(de)抗🏃‍♂️腐蝕(shi)能力。一(yi)個連接(jie)器的“最(zui)優化”正(zheng)向力來(lai)自于較(jiao)高正向(xiang)力對機(ji)械性能(neng)所帶來(lai)的不利(li)影響與(yu)端子磨(mo)擦力有(you)利影響(xiang)間的權(quan)衡。最小(xiao)正向力(li)必須能(neng)夠保證(zheng)氧化膜(mo)之破壞(huai)和端子(zi)接觸面(mian)在不同(tong)應用環(huan)境下的(de)穩定性(xing)。

三、材料(liao)性能和(he)正向力(li)

材料性(xing)能是決(jue)定端子(zi)正向力(li)的基礎(chu)，假如把(ba)端子近(jin)似🛀🏻視爲(wei)一懸臂(bi)梁（梁的(de)一端爲(wei)固定支(zhi)座，另一(yi)端爲自(zi)由端），如(ru)圖4，根據(ju)懸臂梁(liang)理論，可(ke)得到端(duan)子的正(zheng)向力計(ji)算公式(shi)。

（公式1）

圖(tu)4：懸臂梁(liang)模型

其(qi)中D=梁位(wei)移量,E=材(cai)料彈性(xing)系數,W=端(duan)子寬度(du),T=端子厚(hou)度☁️,L=端子(zi)長度

該(gai)等式包(bao)括三個(ge)要素﹕梁(liang)位移、彈(dan)性系數(shu)和端子(zi)的幾何(he)形狀，其(qi)中每個(ge)要素都(dou)是獨立(li)的。當材(cai)料選定(ding)後，材🏃‍♂️料(liao)厚度T,材(cai)料的🥰彈(dan)性系數(shu)E即固定(ding)不變，可(ke)以通過(guo)改變端(duan)子的幾(ji)何形狀(zhuang)來調整(zheng)正向力(li)的大小(xiao)，并進而(er)控制端(duan)子接觸(chu)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(qi)的失效(xiao)，正向力(li)的損失(shi)，會造成(cheng)端子接(jie)觸🌈界面(mian)的機械(xie)穩定性(xing)降低。正(zheng)向力損(sun)失主要(yao)有兩個(ge)方面：永(yong)久變形(xing)和應力(li)松弛。

永(yong)久變形(xing)是指端(duan)子梁由(you)于塑性(xing)變形而(er)偏離原(yuan)始👌位🧑🏾‍🤝‍🧑🏼置(zhi)，查看公(gong)式1，永久(jiu)變形造(zao)成梁偏(pian)移D減少(shao)，因此正(zheng)💰向力降(jiang)低。

對于(yu)偏移，有(you)一種是(shi)設計偏(pian)移的塑(su)性變形(xing)産生的(de)，還有一(yi)種⛱️是插(cha)拔過程(cheng)中的過(guo)應力，通(tong)常是因(yin)爲不正(zheng)确🛀的插(cha)♉拔引起(qi)的。

應力(li)松弛的(de)結果是(shi)應力的(de)減少，導(dao)緻正向(xiang)力的減(jian)少。端子(zi)在❄️正向(xiang)力作用(yong)下會發(fa)生彈性(xing)變形，産(chan)生内應(ying)力。懸臂(bi)梁上的(de)正向力(li)F與應力(li)σ間的計(ji)算公式(shi)如下：

（公(gong)式2）

公式(shi)表明了(le)任何的(de)應力減(jian)少都會(hui)導緻正(zheng)向力的(de)減少。就(jiu)連接器(qi)而言，我(wo)們可以(yi)定義爲(wei)在連接(jie)器使用(yong)期🌂間，随(sui)着時間(jian)的延續(xu)，正向力(li)會以一(yi)持續的(de)偏⭐差而(er)削減。換(huan)句話說(shuo)，僅僅是(shi)由于端(duan)子懸臂(bi)梁受到(dao)💁了因其(qi)配合偏(pian)移而産(chan)生的應(ying)力，而其(qi)所受正(zheng)向力的(de)削減可(ke)看作是(shi)時間和(he)溫度雙(shuang)重作用(yong)的結果(guo)。當連接(jie)器的工(gong)作🌈溫度(du)升高，此(ci)時應力(li)松弛就(jiu)更爲明(ming)顯了。圖(tu)5論證了(le)其關系(xi)。當懸臂(bi)梁位于(yu)其最大(da)偏差0.005 英(ying)寸時，在(zai)96小時内(nei)，正💞向力(li)會随着(zhe)溫度的(de)升高而(er)減小。

應(ying)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(xuan)擇的材(cai)料和施(shi)加的應(ying)力以及(ji)應用的(de)環境🈲溫(wen)度相關(guan)，應力松(song)弛依賴(lai)于時間(jian)和溫度(du)。

圖5：溫度(du)與正向(xiang)力關系(xi)

五、正向(xiang)力測試(shi)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(shi)設備：連(lian)接器插(cha)拔力試(shi)驗機。

目(mu)的：測試(shi)連接器(qi)母端彈(dan)片的位(wei)移-力對(dui)應值，就(jiu)是連接(jie)器母端(duan)彈片下(xia)壓多少(shao)毫米對(dui)應的力(li)值。

圖6：連(lian)接器插(cha)拔力試(shi)驗機

注(zhu)意就連(lian)接器組(zu)成的情(qing)形而言(yan)，若測試(shi)方向受(shou)塑膠🌈本(ben)體屏蔽(bi)阻礙，則(ze)須破壞(huai)連接器(qi)塑膠本(ben)體，但是(shi)不要動(dong)端🧑🏽‍🤝‍🧑🏻子原(yuan)始夾❓持(chi)固🌐定性(xing)能爲原(yuan)則。

圖7：剖(pou)開的連(lian)接器

圖(tu)8:根據設(she)計位移(yi)執行測(ce)試

圖9：繪(hui)制位移(yi)-力曲線(xian)圖

六.總(zong)結

綜述(shu)連接器(qi)正向力(li)是連接(jie)器的重(zhong)要參數(shu)之一，我(wo)們在設(she)計選型(xing)的時候(hou)要關注(zhu)。連接器(qi)使用時(shi)其接觸(chu)可靠性(xing)⛷️與正向(xiang)力成正(zheng)比，提高(gao)正向力(li)可以減(jian)小接觸(chu)電阻，可(ke)以改善(shan)連接器(qi)振動時(shi)信🙇🏻号瞬(shun)斷問題(ti)，但是正(zheng)向力過(guo)大，将使(shi)連接器(qi)插拔力(li)變♋大，端(duan)子變形(xing)産生的(de)内應力(li)對其疲(pi)勞壽命(ming)也将産(chan)生不利(li)影響。最(zui)優正向(xiang)力取決(jue)于受影(ying)響因素(su)的平衡(heng)。隻🧑🏾‍🤝‍🧑🏼要能(neng)保證接(jie)觸電阻(zu)和界面(mian)穩定的(de)要求，正(zheng)向力越(yue)小越好(hao)🔴。根據業(ye)界常用(yong)設🐅計标(biao)準，鍍金(jin)接觸區(qu)設計值(zhi)建議在(zai)50~100gf 。鍍錫表(biao)面作可(ke)分離界(jie)面🐅爲了(le)減少磨(mo)損腐蝕(shi)，會加大(da)正向力(li)，設計值(zhi)一般要(yao)求高于(yu)150gf。選擇合(he)适的材(cai)料和幾(ji)何形狀(zhuang)是基礎(chu)，設計時(shi)不斷調(diao)整參數(shu)，結合測(ce)😘試驗證(zheng)，取的最(zui)優正向(xiang)力。

壯壯(zhuang)優選目(mu)前已積(ji)累了大(da)量連接(jie)器DPA（物理(li)破壞性(xing)物理✊分(fen)析）分㊙️析(xi)經驗，通(tong)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(shi)用風險(xian)，對物料(liao)的物理(li)可🏃‍♂️靠性(xing)進行整(zheng)體㊙️評估(gu)，如果您(nin)有連接(jie)器的認(ren)證需求(qiu)，壯壯優(you)選可幫(bang)助您進(jin)行專業(ye)可靠的(de)分🥰析。

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