随着連(lian)接器可(ke)靠性要(yao)求越來(lái)越高，連(lian)接器的(de)端子作(zuo)爲決定(ding)🌈連🏃🏻接器(qì)電力和(hé)信号傳(chuan)輸性能(neng)的關鍵(jian)組☔件，往(wang)往是連(lián)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(li)🔞、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(xìng)能指标(biāo)，往往大(da)多數人(ren)不太了(le)解。本文(wén)将爲你(nǐ)詳細介(jie)紹什麽(me)是“正向(xiàng)力”。

一、正(zheng)向力定(dìng)義

正向(xiang)力（英文(wen)：Normal Force）主要來(lái)自于兩(liǎng)連接器(qì)插接時(shí)插座的(de)🙇🏻端子梁(liáng)因與插(chā)頭配合(hé)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(shì)意圖（F表(biǎo)示正向(xiang)力）

圖2：端(duān)子受壓(yā)産生位(wèi)移示意(yi)圖

二、正(zheng)向力影(ying)響因素(sù)

正向力(li)與接觸(chù)電阻有(you)什麽關(guān)系了？從(cóng)圖3我們(men)可以🐇直(zhí)觀看出(chū)随着正(zheng)向力增(zēng)大，接觸(chù)電阻變(biàn)小，在100g力(lì)時接觸(chu)電阻趨(qū)于穩定(ding)，保持在(zai)5mΩ。

圖3：正向(xiang)力和接(jiē)觸電阻(zu)

正向力(li)對于連(lian)接器的(de)影響是(shì)多個因(yīn)素的，包(bāo)括插💚拔(bá)力，磨損(sǔn)，接觸彈(dan)性部上(shang)的壓力(lì)（彈片應(yīng)力），連接(jiē)器殼體(tǐ)上的壓(ya)力（塑膠(jiao)應力），接(jie)觸電阻(zu)。增加正(zheng)向力對(duì)🚶‍♀️以上前(qian)四項産(chan)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(lì)提高了(le)磨擦🔞力(li)，也增大(dà)了插拔(ba)力😄及磨(mó)損率。緩(huan)💃🏻和因素(sù)是增加(jia)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(you)利的因(yin)素，因爲(wèi)它減少(shao)了接觸(chu)⛷️面的潛(qián)在不穩(wěn)定📞性，降(jiàng)低了它(tā)在端子(zi)接觸面(miàn)或其附(fu)🔞近出現(xian)腐蝕性(xing)物💜質🍉或(huò)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(yàng)⛷️反過來(lai)也對連(lian)接器殼(ké)體産生(sheng)一🌈個更(geng)高的壓(yā)力，在連(lian)接器殼(ké)體上的(de)高壓力(lì)導緻殼(ke)體更易(yi)發生變(bian)形，這樣(yang)可能影(yǐng)響㊙️彈性(xing)部的固(gù)持位置(zhi)，進而影(ying)👉響正向(xiang)力。從這(zhe)一點來(lái)看，顯示(shi)出增加(jiā)正向力(li)總的來(lai)講對連(lián)接性能(neng)産生不(bú)利影響(xiǎng)。

然而增(zeng)加正向(xiàng)力卻可(ke)以抵消(xiāo)這些不(bú)利影響(xiǎng)，正如圖(tú)3所示⛷️，接(jie)觸電阻(zu)随着正(zheng)向力增(zēng)加而減(jian)少。增加(jiā)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(ji)增加，則(zé)接觸電(diàn)阻減小(xiao)。另外，接(jiē)觸阻力(lì)的穩定(dìng)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(shou)先，增加(jiā)磨擦力(li)提高了(le)接觸🔴面(miàn)的機械(xiè)穩✉️定性(xing)，以及随(suí)之産生(sheng)的對抗(kang)端子接(jiē)觸面不(bú)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(zuì)優化”正(zheng)向力來(lái)自于較(jiào)高正向(xiàng)力對機(ji)械性能(neng)所帶來(lai)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(xiǎo)正向力(li)必須能(neng)夠保證(zhèng)氧化膜(mo)之破壞(huai)和端子(zǐ)接觸面(miàn)在不同(tong)應用環(huán)境下♈的(de)穩定性(xing)。

三、材料(liào)性能和(hé)正向力(li)

材料性(xìng)能是決(jue)定端子(zǐ)正向力(li)的基礎(chu)，假如把(bǎ)端子⛷️近(jìn)似視爲(wei)一懸臂(bì)梁（梁的(de)一端爲(wèi)固定支(zhī)座，另一(yi)端爲自(zì)由端），如(rú)圖4，根據(jù)懸臂梁(liáng)理論，可(kě)得到端(duan)子的正(zheng)向力計(jì)♌算公式(shì)。

（公式1）

圖(tu)4：懸臂梁(liang)模型

其(qi)中D=梁位(wèi)移量,E=材(cái)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(gāi)等式包(bāo)括三個(gè)要素﹕梁(liang)位移、彈(dan)性系數(shu)和端子(zǐ)的幾何(he)❌形狀，其(qi)中每個(gè)要素都(dōu)是獨立(li)的。當材(cái)料選定(ding)後，材💁料(liao)厚度T,材(cái)料的🐕彈(dàn)性系數(shu)E即固定(dìng)不變，可(ke)以通過(guo)改變🤩端(duan)子的幾(jǐ)何形狀(zhuang)來調整(zheng)正向力(lì)的大小(xiao)，并進而(ér)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(hào)傳遞☔的(de)穩定性(xing)。

四、正向(xiàng)力的損(sǔn)失

對于(yu)連接器(qi)的失效(xiào)，正向力(lì)的損失(shi)，會造成(cheng)端子接(jie)觸界面(miàn)的機械(xiè)穩定性(xìng)降低。正(zheng)向力損(sun)失主要(yào)有兩個(gè)方面：永(yǒng)久變形(xing)和🤟應力(lì)🏒松弛。

永(yǒng)久變形(xing)是指端(duan)子梁由(you)于塑性(xìng)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(pian)移D減少(shǎo)，因此正(zhèng)向力🌈降(jiang)低。

對于(yú)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(chā)拔過程(chéng)中的過(guò)應力，通(tong)常是因(yin)爲不正(zheng)确的插(cha)拔引起(qǐ)的。

應力(lì)松弛的(de)結果是(shi)應力的(de)減少，導(dao)緻正向(xiàng)力的減(jiǎn)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(ying)力。懸臂(bi)梁上🈲的(de)正向力(li)F與應力(li)σ間的計(jì)算公式(shì)如下：

（公(gong)式2）

公式(shì)表明了(le)任何的(de)應力減(jiǎn)少都會(huì)導緻正(zhèng)向力的(de)⛱️減少。就(jiù)連💃🏻接器(qi)而言，我(wo)們可以(yǐ)定義爲(wèi)在連接(jiē)器使用(yong)期間，随(suí)着時間(jiān)的✌️延續(xù)，正向力(li)會以一(yī)持續的(de)偏差而(er)削減。換(huan)句話說(shuo)，僅♍僅是(shi)由于端(duān)子懸臂(bi)梁受到(dào)🙇‍♀️了因其(qi)配合偏(pian)移而☔産(chan)生的應(yīng)💁力，而其(qi)所受正(zhèng)向力🛀🏻的(de)削減可(ke)看作是(shì)時間和(he)✂️溫度雙(shuang)重作用(yòng)的結果(guǒ)。當連接(jiē)器的工(gong)作溫度(dù)升高，此(cǐ)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(bì)梁位于(yu)其最大(da)偏差0.005 英(ying)寸時，在(zài)96小時内(nèi)，正向力(lì)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(kòng)制，應力(lì)松弛的(de)速度與(yu)📧設計選(xuǎn)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(sōng)弛依賴(lài)于時間(jian)和溫度(du)。

圖5：溫度(dù)與正向(xiang)力關系(xì)

五、正向(xiang)力測試(shì)介紹

正(zhèng)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(lián)接器插(cha)拔力試(shi)驗機。

目(mu)的：測試(shì)連接器(qi)母端彈(dan)片的位(wei)移-力對(dui)應值，就(jiu)是連接(jiē)器母端(duān)彈片下(xià)壓多少(shǎo)毫米對(dui)應的力(lì)值。

圖6：連(lian)接器插(chā)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(shì)方向受(shòu)塑膠本(ben)體屏蔽(bì)阻礙，則(ze)須破壞(huai)連接器(qì)塑膠本(ben)體，但是(shi)不要動(dong)端子原(yuán)始夾持(chi)固定性(xing)能爲原(yuán)則。

圖7：剖(pou)開的連(lián)接器

圖(tú)8:根據設(shè)計位移(yi)執行測(cè)試

圖9：繪(hui)制位移(yi)-力曲線(xian)圖

六.總(zong)結

綜述(shu)連接器(qì)正向力(lì)是連接(jie)器的重(zhòng)要參數(shù)之一，我(wo)們在設(she)計選💃型(xing)的時候(hòu)要關注(zhu)。連接器(qi)使用時(shí)其接㊙️觸(chu)可靠性(xing)與正向(xiang)力成正(zhèng)比，提高(gāo)正向力(lì)可以減(jiǎn)小🏃🏻接觸(chù)電阻，可(ke)以改善(shàn)連接器(qi)振動時(shi)信号瞬(shùn)斷問題(tí)，但是正(zhèng)向力過(guo)大，将使(shǐ)連接器(qì)插拔力(lì)變大，端(duān)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(lì)影響。最(zuì)優正向(xiàng)力取決(jué)于受影(ying)響因素(sù)的平衡(héng)。隻要能(néng)保證接(jiē)觸電阻(zǔ)和界面(mian)穩☂️定的(de)要求，正(zheng)向力越(yue)小越好(hǎo)。根據業(yè)界常用(yòng)設✉️計标(biāo)準，鍍金(jin)接觸區(qū)設計值(zhí)建議在(zai)50~100gf 。鍍錫表(biao)面作可(kě)分離界(jie)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(cai)料和幾(jǐ)何形狀(zhuang)是基礎(chu)，設計時(shi)不斷調(diao)整參數(shù)，結合測(cè)🐕試驗證(zhèng)，取的最(zui)優正🔞向(xiàng)力。

壯壯(zhuang)優選目(mù)前已積(jī)累了大(dà)量連接(jie)器DPA（物理(li)破壞性(xing)物👈理分(fen)析）分析(xī)經驗，通(tong)過各種(zhong)技術手(shou)段，來識(shi)物料的(de)固有可(kě)靠性隐(yǐn)患和使(shǐ)⚽用風險(xiǎn)，對物料(liao)的物理(li)可靠性(xìng)進行整(zhěng)體評估(gū)，如果您(nin)有連接(jie)器的認(rèn)證需求(qiu)，壯壯優(you)選可幫(bāng)助您進(jin)行專業(yè)可靠的(de)分析。

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