press-fit-設(shè)計高級技巧.ppt

1、Press-fit端子 魚眼孔設(shè)計介紹,前 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(yīng)用于通訊, 電腦等產(chǎn)業(yè). 業(yè)界上對Press-fit端子設(shè)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(yīng)用最為廣泛的端子結(jié)構(gòu). 此教材參考了FEA部門對魚眼結(jié)構(gòu)的分析, 借鑒其對魚眼功能區(qū)的分類及設(shè)計概念. 同時增加了工作中積累的相關(guān)經(jīng)驗. 對魚眼孔的結(jié)構(gòu), 功能, 設(shè)計方法和要點做了補充.,目 錄,

2、(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(yù)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(shè)計常用方法介紹 (七) 補充說明,FCIs PATENTED “H” shape pin,1.1 幾種常見的press-fit端子結(jié)構(gòu),(一) Press-fit端子簡介,附件介紹了一些其他形態(tài)的press-fit端子設(shè)計及專利.,AdvantageDisadvantage EONMost popular designVery sensitive to Adaptable to

3、 many materialsymmetry and position thicknesses and hole sizes Action Pineasily adapts to different holesPin tends to rotate PTH distortion high Very sensitive to blank width “C” SectionConsistent insertion/retention Difficult to make for small hole force Low PTH Distortion “H” Section easily contro

4、l the T.P of tail Difficult to manufacture,1.2 幾種常見的press-fit端子優(yōu)劣對比,(一) Press-fit端子簡介,* Maximum hardness of copper layer is 150 Knoop Notes: Recommended annular ring diameter is hole diameter plus 0.51,(一) Press-fit端子簡介,2. PCB規(guī)格說明,Compliant Pin之功能性要求： Compliant Pin(Press Fit Tech)之主要發(fā)展目的有二： (1)組裝簡單：

5、不經(jīng)Soldering製程即可, 使連接器與PCB有緊密之結(jié)合以傳導(dǎo)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)Compliant Pin於插入PTH後必需與PTH有緊密之結(jié)合，兩者間的接觸阻抗必需夠低 以供傳輸訊號； (2)插入PTH後，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Compliant Pin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 Min./per pin (3)LLCR of Com

6、pliant Pin：1m-ohm (4)孔變形量：小於0.0015inch (5)最小銅箔厚度：大於0.0003inch,(一) Press-fit端子簡介,(二) 魚眼孔插拔過程分析,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(yù)插,開始幹涉,壓入到位,插入力減小,(二) 魚眼孔插拔過程分析,端子預(yù)放入PCB. 端子尖端進入PCB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,

7、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.,Press-fit結(jié)構(gòu),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(yù)插區(qū),將press-fit部分導(dǎo)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) 魚眼孔功能區(qū)的劃分,依據(jù)插拔力曲線, 將魚眼結(jié)構(gòu)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,(四) 魚眼孔形狀分析,預(yù)插區(qū),SECTION A

8、-A,Coin,基本功能: 產(chǎn)品預(yù)放於PCB, 此時 press-fit 導(dǎo)入PCB孔, 將初產(chǎn) 品定位. 主要特征: 1. Lead-in結(jié)構(gòu), 方便預(yù)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(jié)構(gòu), 防止預(yù)插時劃傷PCB孔銅鉑層. 3. 不同tail length通過改變此部分長度實現(xiàn). 設(shè)計要點: 1. Lead-in結(jié)構(gòu): 設(shè)計時需考慮PCB孔徑大小, 孔正位度及連接器端 子正度. 保証在worst case下, 端子仍位於PCB孔內(nèi). 2. 角度越小越好, 可減小壓入時產(chǎn)生的沖擊力.,基本功能: 端子與PC

9、B開始產(chǎn)生幹涉, 插入力出現(xiàn)第一波峰. 主要特征: 1. 內(nèi)外魚眼形成兩個簡支樑. 2. 外魚眼四棱角增加Coin結(jié)構(gòu), 防止插入過程中劃傷 PCB孔銅鉑層. 設(shè)計要點: 1. 因端子開始壓入時與PCB間的沖擊, 設(shè)計中應(yīng)避免 開始時的幹涉過大.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(diào)整兩個簡單支樑寬度厚度, 以改變與PCB 間的幹涉力. 3. 設(shè)計時需注意魚眼內(nèi)孔下緣位置, 請參考下頁.,插入?yún)^(qū),(四) 魚眼孔形狀分析,PCB孔變形嚴(yán)重, 插入力較大.,PCB孔變形較小, 插入力也較小.,Good design,(四) 魚眼孔形狀分析,過渡區(qū),基本功能: 連接插入?yún)^(qū)

10、與保持力區(qū). 主要特征: 1.魚眼結(jié)構(gòu)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(yù)插區(qū)時, 端子兩側(cè)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(jié)構(gòu), 防止插入過程中劃傷 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(shè)計要點: 1. 過度區(qū)位於魚眼中心位置, 端子壓入PCB後此部分 應(yīng)位於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(yán)格管控. 其插拔力及插入後 tail的正位度對魚眼的對稱性要求很高.,(四) 魚眼孔形狀分析,保持力區(qū),基本功能: 端子與PCB產(chǎn)生幹涉, 插入力出現(xiàn)第

11、二波峰. 端子壓入完畢, 提供保持力. 主要特征: 1. 內(nèi)外魚眼形成兩個簡支樑. 2. 外魚眼四棱角增加Coin結(jié)構(gòu), 防止插入過程中劃傷 PCB孔銅鉑層. 設(shè)計要點: 1.為增加端子保持力, 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(diào)整兩個簡單支樑寬度厚度, 以改變與PCB 間的幹涉力. 3.設(shè)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) 魚眼孔形狀分析,PCB上表面,(圖1),(圖2),(圖3),1. 設(shè)計上使壓入深度低于內(nèi)魚眼上緣. 可保証PCB與端子根部不會發(fā)生硬幹 涉.如上圖3. 2. 若壓入深度高與

12、內(nèi)魚眼上緣, 需保証幹涉位置低于內(nèi)魚眼上緣.,(四) 魚眼孔形狀分析,強度區(qū),基本功能: 提供端子本身強度, 防止插入時挫曲 設(shè)計要點: 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(shè)計,原設(shè)計,(四) 魚眼孔形狀分析,(五) Summary,(五) Summary,Press-fit結(jié)構(gòu),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(yù)插區(qū),將press-fit部分導(dǎo)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

13、內(nèi)容,抄襲法,先決條件,應(yīng)用注意事項,簡評,1.獲得競爭對手的樣品, 測試後發(fā)現(xiàn)performance符合要求. 2. 或現(xiàn)有相同應(yīng)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)品的整體受力結(jié)構(gòu)等於或良於競爭對手.,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) 整體設(shè)計常用方法介紹,修改法,先決條件,應(yīng)用注意事項,簡評,1. 其他條件不變, 僅厚度變化使得Normal force

14、線性增減, 導(dǎo)致插拔力線性增減.(隻適於差異較小的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(diào)整插拔力的大小. 4. 須考慮倒圓及厚度變化所帶來的幹涉量變化. 5. 材料厚度增加, 或產(chǎn)品結(jié)構(gòu)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(shè)計產(chǎn)品有一定差異，如PCB孔徑, 端子厚度。,(六) 整體設(shè)計常用方法介紹,(六) 整體設(shè)計常用方法介紹,(七) 補充說明,理解魚眼孔端子功能區(qū)的劃分及各功能區(qū)的作用, 是設(shè)