press-fit-設計高級技巧-newPPT優(yōu)秀課件

1、Page:1Press-fit端子端子魚眼孔設魚眼孔設計計介紹介紹Page:2前前 言言 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,計算機等產(chǎn)業(yè). 業(yè)界上對Press-fit端子設計有各種形態(tài),各有優(yōu)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(qū)的分類及設計概念.同時增加了工作中積累的相關經(jīng)驗.對魚眼孔的結構,功能,設計方法和要點做了

2、補充. Page:3目目 錄錄(一) Press-fit端子簡介(二)魚眼孔插拔過程分析(三)魚眼孔功能區(qū)的劃分(四) 魚眼孔形狀分析 a.預插區(qū) b.插入?yún)^(qū) c.過渡區(qū) d.保持區(qū) e.強度區(qū)(五) Summary (六)整體設計常用方法介紹(七)補充說明Page:4FCIs PATENTED“H” shape pin1.1幾種常見的press-fit端子結構( (一一) )Press-fitPress-fit端子簡介端子簡介附件介紹了一些其他形態(tài)的press-fit端子設計及專利.Page:5AdvantageDisadvantageEONMost popular designVery s

3、ensitive to Adaptable to many materialsymmetry and positionthicknesses 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” Sec

4、tion easily control the T.P of tail Difficult to manufacture1.2幾種常見的press-fit端子優(yōu)劣對比( (一一) )Press-fitPress-fit端子簡介端子簡介Page:6Plated-ThroughHole Diameter Drilled HoleDiameterPlating ThicknessPlated-ThroughHole DiameterCopper*Tin-LeadD0.70mm(D-0.11) 0.0250.025Min0.015maxD 0.0750.81-0.860.025Min0.015max0

5、.65-0.80D0.70mm(D-0.075) 0.0250.025Min0.015maxD 0.050.7350.7850.025Min0.015max0.6350.735 * Maximum hardness of copper layer is 150 KnoopNotes: Recommended annular ring diameter is holediameter plus 0.51( (一一) )Press-fitPress-fit端子簡介端子簡介2.PCB規(guī)格說明Page:7Compliant PinCompliant Pin之功能性要求：之功能性要求：Compliant

6、 Pin(Press Fit Tech)之主要發(fā)展目的有二：(1)組裝簡單：不經(jīng)Soldering制程即可,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)CompliantPin于插入PTH后必需與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后，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CompliantPin的規(guī)格要求包括：(1)最大插入力：45lb Max./per pin(2)最小拔出力：3lb

7、 Min./per pin(3)LLCR of Compliant Pin：1m-ohm(4)孔變形量：小于0.0015inch(5)最小銅箔厚度：大于0.0003inch( (一一) )Press-fitPress-fit端子簡介端子簡介Page:8( (二二) )魚眼孔插拔過程魚眼孔插拔過程分析分析魚眼孔端子插拔力曲線圖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預插開始干涉開始干涉壓入到位壓入到位插入力減小插入力減小Page:9( (二二) )魚眼孔插拔過程魚眼孔插拔過程分析分析端子預放入PCB. 端子尖端進入P

8、CB孔,尚未產(chǎn)生變形.端子開始壓入,魚眼開始變形,壓入過程出現(xiàn)第一波峰端子繼續(xù)壓入,魚眼形變壓合, 變形量減小,插入力略有減小.端子繼續(xù)下壓,魚眼形變壓合變形,壓入力曲線出現(xiàn)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(xù)拔除,過渡區(qū)和插入?yún)^(qū)此時已完全形變,與PCB間的干涉力幾乎為零.234Page:10Press-fit結構功能區(qū)區(qū)域功能說明端子強度區(qū)保持力區(qū)過渡區(qū)插入?yún)^(qū)預插區(qū)將press-fit部分導入到PCB產(chǎn)生插入力(第一波峰)連接插入?yún)^(qū)和保持力區(qū),使插入平穩(wěn)產(chǎn)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( (三三) )魚眼孔功能區(qū)的劃分魚眼孔功能區(qū)的劃

9、分依據(jù)插拔力曲線,將魚眼結構劃分為5個功能區(qū),各功能區(qū)的位置,名稱,及功能如下表所示.詳細內(nèi)容Page:11( (四四) )魚眼孔形狀分析魚眼孔形狀分析預插區(qū)預插區(qū)SECTION A-ACoin123AA基本功能基本功能: : 產(chǎn)品預放於PCB,此時press-fit導入PCB孔,將初產(chǎn)品定位.主要特征主要特征: :1.Lead-in結構,方便預插. 主要形態(tài)包括:四面倒角,雙面倒角;從工藝角度 分為沖壓成型,自動化裁切及V-cut折彎等.2.Coin結構,防止預插時劃傷PCB孔銅鉑層.3.不同taillength通過改變此部分長度實現(xiàn).設計要點設計要點: :1.Lead-in結構: 設計時需

10、考慮PCB孔徑大小,孔正位度及連接器端 子正度.保證在worst case下,端子仍位于PCB孔內(nèi).2.角度越小越好,可減小壓入時產(chǎn)生的沖擊力.Page:12基本功能基本功能: : 端子與PCB開始產(chǎn)生干涉,插入力出現(xiàn)第一波峰.主要特征主要特征: :1.內(nèi)外魚眼形成兩個簡支梁.2.外魚眼四棱角增加Coin結構,防止插入過程中劃傷 PCB孔銅鉑層.設計要點設計要點: :1. 因端子開始壓入時與PCB間的沖擊,設計中應避免 開始時的干涉過大.防止因插入力過大而造成的端 子折斷,挫曲等問題.2.可通過調整兩個簡單支梁寬度厚度,以改變與PCB 間的干涉力.3.設計時需注意魚眼內(nèi)孔下緣位置,請參考下頁.

11、插入?yún)^(qū)插入?yún)^(qū)( (四四) )魚眼孔形狀分析魚眼孔形狀分析Page:13PCBPCB0.65mm min.0.65mm min.0.08此處應避免硬干涉PCB0.65mm min.0.10PCB孔變形嚴重,插入力較大.PCB孔變形較小,插入力也較小.Good design( (四四) )魚眼孔形狀分析魚眼孔形狀分析Page:14過渡區(qū)過渡區(qū)基本功能基本功能: : 連接插入?yún)^(qū)與保持力區(qū).主要特征主要特征: :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(qū)時,端子兩側臂發(fā)生 形變,此時過度區(qū)跟著發(fā)生變形,其寬度已經(jīng)變小.2.外魚眼四棱角增加Coin結構,防止插入過程中劃

12、傷 PCB孔銅鉑層.3.內(nèi)外形狀多為圓弧連接.曲線過度平穩(wěn).設計要點設計要點: :1.過度區(qū)位于魚眼中心位置,端子壓入PCB后此部分 應位于PCB內(nèi)部.否則可能回彈,造成壓入不到位.2.內(nèi)外魚眼對稱度需要嚴格管控.其插拔力及插入后 tail的正位度對魚眼的對稱性要求很高.( (四四) )魚眼孔形狀分析魚眼孔形狀分析Page:15保持力區(qū)保持力區(qū)基本功能基本功能: : 端子與PCB產(chǎn)生干涉,插入力出現(xiàn)第二波峰.端子壓入完畢,提供保持力.主要特征主要特征: :1.內(nèi)外魚眼形成兩個簡支梁.2.外魚眼四棱角增加Coin結構,防止插入過程中劃傷 PCB孔銅鉑層.設計要點設計要點: :1.為增加端子保持力

13、,在允許范圍內(nèi)盡量增大端子與 PCB孔間干涉量.2.可通過調整兩個簡單支梁寬度厚度,以改變與PCB 間的干涉力.3.設計上一般使壓入深度低于內(nèi)魚眼上緣.若壓入深 度高于內(nèi)魚眼上緣,則要避免硬干涉產(chǎn)生.請參考 下頁.( (四四) )魚眼孔形狀分析魚眼孔形狀分析Page:16PCB上表面(圖1)(圖2)(圖3)1.設計上使壓入深度低于內(nèi)魚眼上緣.可保證PCB與端子根部不會發(fā)生硬干 涉.如上圖3.2.若壓入深度高與內(nèi)魚眼上緣,需保證干涉位置低于內(nèi)魚眼上緣.( (四四) )魚眼孔形狀分析魚眼孔形狀分析Page:17強度區(qū)強度區(qū)基本功能基本功能: : 提供端子本身強度,防止插入時挫曲設計要點設計要點:

14、:在不影響保持力區(qū)域的前提下,盡量增加端子根部寬度,防止端子在壓入時發(fā)生彎曲,折斷,挫曲等不良.較好的設計原設計( (四四) )魚眼孔形狀分析魚眼孔形狀分析Page:18Items:Key IssueReasonBKM參考條件1端子無法放入PCBLead in不足增加lead inPage 11PCB尺寸超規(guī)依業(yè)界規(guī)范Page 6端子正位度超規(guī)公差分析N/A2跨pin插入時力量過大端子各部分與孔干涉量設計不良Page 11, 12, 13, 15, 16端子強不足增加根部寬度Page 17塑料強度不足優(yōu)化塑料結構N/APCB孔徑偏小依業(yè)界規(guī)范Page 63壓入不到位魚眼位置設計不當保證魚眼中心

15、處于PCB內(nèi)Page 144壓入后歪pin端子對稱度不足增加尺寸管控Page 145插入力過大端子各部分與孔干涉量設計不良減小第一波峰峰值,使插入曲線平穩(wěn)上升Page 11, 12, 13, 15, 166保持力不足保持力區(qū)與孔干涉不足增加保持力區(qū)域干涉體積Page 15, 167阻值偏高Normal Force不足優(yōu)化端子各部分與孔干涉量Page 11, 12, 13, 15, 16力量過大, PCB孔破裂優(yōu)化端子各部分與孔干涉量PCB孔徑依業(yè)界規(guī)范設計Page 6, 11, 12, 13, 15, 16( (五五) ) SummarySummaryPage:19( (五五) ) Summa

16、rySummaryPress-fit結構功能區(qū)區(qū)域功能說明端子強度區(qū)保持力區(qū)過渡區(qū)插入?yún)^(qū)預插區(qū)將press-fit部分導入到PCB產(chǎn)生插入力(第一波峰)連接插入?yún)^(qū)和保持力區(qū),使插入平穩(wěn)產(chǎn)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(nèi)容Page:20抄襲法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,測試后發(fā)現(xiàn)performance符合要求.2.或現(xiàn)有相同應用之其他產(chǎn)品compliant pin. 測試競爭對手press-fit尺寸參數(shù),繪制3D,分別從5個功能區(qū)與自己的產(chǎn)品進行比較.吸收競爭對手優(yōu)點. PCB孔徑相同, press-fit ,材料性能相似或一致. 產(chǎn)

17、品的整體受力結構等于或良于競爭對手.省時,省力,省事;可操作性佳.簡析保持或優(yōu)化了5個功能區(qū).( (六六) ) 整體整體設計常用方法介紹設計常用方法介紹Page:21修改法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.(只適于差異較小的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(nèi)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干涉量變化.5.材料厚度增加,或產(chǎn)品結構改變時,須考慮產(chǎn)品本身承受 能力.省時,省力,可操作性佳.保持了5個功能區(qū)的原有特征.簡析現(xiàn)有其他產(chǎn)品compliant pin.其規(guī)格與設計產(chǎn)品有一定差異，如PCB孔徑,端子厚度。( (六六) ) 整體整體設計常用方法介紹設計常用方法介紹Page:22( (六六) ) 整體整體設計常用方法介紹設計常用