随着連(lian)接器可(kě)靠性要(yào)求越來(lái)越高，連(lián)接器的(de)端子作(zuò)爲決定(dìng)連接器(qi)電力和(he)信号傳(chuan)輸性能(neng)的關鍵(jiàn)組件，往(wǎng)往是⭐連(lián)接☂️器設(she)計的重(zhòng)中之重(zhong)。大家一(yi)般對連(lián)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(dà)多數人(rén)不太了(le)解。本文(wen)将爲你(ni)詳細介(jiè)紹什麽(me)是“正向(xiàng)力”。

一、正(zheng)向力定(dìng)義

正向(xiàng)力（英文(wén)：Normal Force）主要來(lai)自于兩(liǎng)連接器(qi)插接時(shí)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(hui)複力就(jiu)是端子(zǐ)正向力(li)。

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

圖2：端(duan)子受壓(ya)産生位(wèi)移示意(yì)圖

二、正(zheng)向力影(yǐng)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(chu)電阻變(biàn)小，在100g力(lì)時接觸(chù)電阻趨(qū)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(lì)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(sun)，接⛷️觸彈(dàn)性部上(shàng)的壓力(lì)（彈片應(yīng)力），連接(jiē)器♊殼體(tǐ)上的壓(yā)力（塑膠(jiao)應力），接(jie)觸電阻(zǔ)。增加正(zheng)向力對(duì)以上前(qián)四項産(chan)生不利(lì)影響，而(ér)隻對一(yi)項産生(sheng)緩和因(yin)素。增加(jia)正向力(lì)提高了(le)磨擦力(lì)，也增大(dà)了插拔(ba)力及磨(mo)損率。緩(huǎn)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(ji)械穩定(ding)性，這是(shi)一個有(yǒu)利的因(yin)素，因爲(wèi)它減少(shǎo)了接觸(chù)面的潛(qián)在不穩(wěn)定性，降(jiang)低了它(ta)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(min)感程度(dù)。增加正(zheng)向力使(shǐ)得在端(duan)子彈性(xing)部上的(de)壓力變(bian)大，這樣(yang)反過來(lái)也對連(lian)接器殼(ke)體産生(shēng)一♻️個更(gèng)高的壓(yā)力，在連(lian)接器殼(ke)體上的(de)高壓力(li)導緻殼(ké)體更易(yì)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(zhè)一點來(lai)看，顯✂️示(shì)🤞出增加(jia)正向力(li)總的來(lai)講對連(lian)接性能(neng)産生不(bú)利影響(xiǎng)。

然而增(zeng)加正向(xiang)力卻可(ke)以抵消(xiāo)這些不(bu)利影響(xiǎng)，正如㊙️圖(tú)3所示，接(jiē)觸電阻(zǔ)随着正(zheng)向力增(zeng)加而減(jiǎn)少。增加(jia)的正向(xiang)力對接(jiē)觸電阻(zǔ)大小的(de)必然影(yǐng)響是，接(jie)觸面積(jī)增加，則(zé)接觸電(diàn)阻減小(xiǎo)。另外，接(jie)🔅觸阻力(li)的穩定(ding)性同樣(yàng)通過兩(liang)👈種影響(xiǎng)随着正(zheng)向力的(de)增加而(ér)🧡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(xìng)，以及随(suí)之産生(shēng)的對抗(kang)端子接(jie)觸面不(bu)穩定的(de)阻力。其(qí)次，在端(duan)子區域(yu)裏的這(zhe)種增加(jia)同樣提(tí)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(zhèng)向力來(lai)自于較(jiào)高正向(xiàng)力對機(jī)械性能(neng)所帶來(lai)的不利(lì)影響與(yǔ)端子☀️磨(mó)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(mó)之破壞(huai)和端子(zi)接觸面(miàn)在不同(tong)應用環(huan)境下的(de)穩定性(xìng)。

三、材料(liao)性能和(he)正向力(li)

材料性(xìng)能是決(jué)定端子(zi)正向力(lì)的基礎(chǔ)，假如把(bǎ)端子👄近(jin)似視爲(wèi)一懸臂(bì)梁（梁的(de)一端爲(wèi)固定支(zhi)座，另一(yī)端爲自(zi)由端⛱️），如(ru)圖4，根據(jù)懸臂⚽梁(liang)理論，可(ke)得到端(duān)子的正(zheng)🔞向力計(jì)算公式(shi)。

（公式1）

圖(tú)4：懸臂梁(liáng)模型

其(qi)中D=梁位(wèi)移量,E=材(cái)料彈性(xing)系數,W=端(duān)子寬度(dù),T=端子厚(hou)度,L=端子(zǐ)長度

該(gāi)等式包(bāo)括三個(ge)要素﹕梁(liang)位移、彈(dan)性系數(shu)和端子(zǐ)的幾何(hé)⚽形狀，其(qi)中每個(gè)要素都(dōu)是獨立(lì)的。當材(cai)料選定(ding)後，材料(liao)厚度T,材(cai)料的彈(dàn)性系數(shù)E即固定(dìng)不變，可(kě)以通過(guo)改變端(duan)子的幾(ji)何形狀(zhuang)來調整(zhěng)正向力(lì)的大小(xiao)，并進而(er)控制端(duan)子接觸(chù)面間的(de)電阻，以(yǐ)确保電(diàn)力傳遞(dì)👌及信号(hao)傳遞❌的(de)穩定性(xìng)。

四、正向(xiàng)力的損(sun)失

對于(yú)連接器(qì)的失效(xiao)，正向力(lì)的損失(shi)，會造成(chéng)端子接(jie)💋觸界面(mian)的機🌂械(xie)穩定性(xìng)降低。正(zheng)向力損(sǔn)失主要(yao)有兩個(ge)方面：永(yǒng)久變形(xing)和應力(li)松弛。

永(yǒng)久變形(xíng)是指端(duan)子梁由(you)于塑性(xìng)變形而(ér)偏離原(yuan)始📞位😄置(zhi)，查🔞看公(gōng)式1，永久(jiu)變形造(zao)成梁偏(piān)移D減少(shǎo)，因此正(zheng)👅向力降(jiang)低。

對于(yu)偏移，有(you)一種是(shi)設計偏(piān)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(guò)應力，通(tōng)常是因(yīn)爲不正(zhèng)确的插(chā)✔️拔引🐇起(qǐ)的。

應力(li)松弛的(de)結果是(shi)應力的(de)減少，導(dao)緻正向(xiàng)力的減(jian)✔️少。端📞子(zi)在正向(xiàng)力作用(yong)下會發(fā)生彈性(xing)變形，産(chǎn)生内應(yīng)力。懸臂(bì)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(jian)少都會(hui)導緻正(zhèng)向力的(de)減少。就(jiu)連接器(qi)而言，我(wǒ)們可以(yǐ)定義爲(wei)在連接(jiē)器使用(yòng)期🙇🏻間，随(sui)着時間(jiān)的延續(xù)📧，正向力(lì)會以一(yī)持續的(de)偏差而(ér)削減。換(huàn)句話說(shuō)，僅僅是(shi)由于端(duān)子懸臂(bi)梁受到(dao)了因其(qi)配合偏(piān)移而産(chan)生的應(yīng)力，而其(qi)所受正(zhèng)向力的(de)削減可(kě)看作是(shi)時間和(hé)🐕溫度雙(shuang)重作用(yong)的結果(guo)。當連接(jiē)器的工(gong)💚作溫度(dù)升高，此(cǐ)時應力(lì)松弛就(jiu)更爲明(míng)顯了。圖(tu)5論證了(le)其關系(xi)。當懸臂(bì)梁位于(yú)其最大(dà)偏差☔0.005 英(yīng)寸時，在(zài)96小時内(nèi)，正向力(li)會随着(zhe)溫度的(de)升高而(er)減小。

應(ying)力松弛(chí)是不可(ke)避免的(de)，隻能控(kong)制，應力(lì)松弛的(de)速度與(yǔ)設計選(xuan)擇的材(cai)料和施(shi)加的應(yīng)力以及(ji)應用的(de)環境溫(wen)度相關(guan)，應力❓松(song)弛依賴(lài)于時間(jian)和溫度(dù)。

圖5：溫度(du)與正向(xiang)力關系(xì)

五、正向(xiàng)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(lian)接器插(chā)拔力試(shì)驗機。

目(mù)的：測試(shi)連接器(qì)母端彈(dan)片的位(wèi)移-力對(duì)應值，就(jiu)是連🈲接(jiē)器🐇母端(duan)彈片下(xià)壓多少(shao)毫米對(duì)應的力(lì)值。

圖6：連(lian)接器插(cha)拔力試(shì)驗機

注(zhu)意就連(lian)接器組(zǔ)成的情(qíng)形而言(yan)，若測試(shi)方向受(shòu)塑膠本(běn)體屏蔽(bì)阻礙，則(ze)須破壞(huai)連接器(qì)塑膠本(ben)體，但是(shì)不要動(dòng)端🔞子原(yuán)💜始夾🤩持(chí)固🌈定性(xìng)能爲原(yuán)則。

圖7：剖(pou)開的連(lian)接器

圖(tu)8:根據設(shè)計位移(yí)執行測(ce)試

圖9：繪(hui)制位移(yí)-力曲線(xiàn)圖

六.總(zong)結

綜述(shu)連接器(qì)正向力(li)是連接(jie)器的重(zhòng)要參數(shu)之一，我(wo)們‼️在設(she)計🙇🏻選🏃🏻‍♂️型(xing)的時候(hòu)要關注(zhù)。連接器(qì)使用時(shi)其接觸(chu)可靠性(xìng)與正向(xiang)力成正(zheng)比，提高(gāo)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(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(li)變❌大，端(duān)子變😘形(xing)産生的(de)内應力(lì)對其疲(pi)勞壽命(ming)也将産(chan)生不利(li)影響。最(zuì)優正向(xiàng)力取決(jue)于受影(ying)響因素(sù)的平衡(heng)。隻要能(neng)🏃🏻保證接(jiē)觸電阻(zu)和界面(mian)穩✊定的(de)要求📞，正(zheng)向力越(yuè)小越好(hǎo)。根據業(ye)界常用(yòng)設💛計标(biāo)準，鍍金(jīn)接觸區(qū)設計值(zhí)建議在(zai)50~100gf 。鍍錫表(biǎo)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(lì)，設計值(zhí)一般要(yào)求高于(yú)150gf。選擇合(he)适的材(cai)料和幾(ji)何🌍形狀(zhuàng)是基礎(chu)，設計時(shí)不斷調(diào)整參數(shu)，結合測(cè)試驗證(zheng)，取的最(zui)優正向(xiàng)力。

壯壯(zhuàng)優選目(mu)前已積(ji)累了大(da)量連接(jiē)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(shí)物料的(de)固有可(ke)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(bang)助您❤️進(jìn)行專業(yè)可靠的(de)分析。

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