* Maximum hardness of copper layer is 150 Knoop Notes: Recommended annular ring diameter is hole diameter plus 0.51
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Press-fit端子簡介 (一) Press-fit端子簡介
原設計
較好的設計
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(五) Summary 五
Items: Key Issue Reason Lead in不足 1 端子無法放入 PCB PCB尺寸超規 端子正位度超規 插入時力量過大 端子強不足 2 跨pin 塑膠強度不足 PCB孔徑偏小 3 4 5 6 壓入不到位 壓入後歪pin 插入力過大 保持力不足 魚眼位置設計不當 端子對稱度不足 端子各部分與孔幹涉量 設計不良 保持力區與孔幹涉不足 Normal Force不足 7 阻值偏高 力量過大, PCB孔破裂 優化塑膠結構 依業界規范 保証魚眼中心處於PCB內 增加尺寸管控 減小第一波峰峰值, 使插入曲線平穩上升 增加保持力區域幹涉體積 優化端子各部分與孔幹涉量 優化端子各部分與孔幹涉量 PCB孔徑依業界規范設計 N/A Page 6 Page 14 Page 14 Page 11, 12, 13, 15, 16 Page 15, 16 Page 11, 12, 13, 15, 16 Page 6, 11, 12, 13, 15, 16 增加lead in 依業界規范 公差分析 端子各部分與孔幹涉量設計不良 增加根部寬度 BKM Page 11 Page 6 N/A Page 11, 12, 13, 15, 16 Page 17 參考條件
3 2
A
Coin
A 1
SECTION A-A
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(四) 魚眼孔形狀分析 插入區
基本功能: 基本功能 端子與PCB開始產生幹涉, 插入力出現第一波峰. 主要特征: 主要特征 1. 內外魚眼形成兩個簡支樑. 2. 外魚眼四棱角增加Coin結構, 防止插入過程中划傷 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. 可通過調整兩個簡單支樑寬度厚度, 以改變與PCB 間的幹涉力. 3. 設計時需注意魚眼內孔下緣位置, 請參考下頁.
Press-fit端子 端子 魚眼孔設計介紹 魚眼孔設計介紹
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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 而廣泛應用于通訊, 電腦等產業. 業界上對Press-fit端子設計有各種形態, 各有優缺點. 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的 分類及設計概念. 同時增加了工作中積累的相關經驗. 對魚眼孔的結構, 功能, 設計方法和要點做了補充.
1.1 幾種常見的press-fit端子結構
FCI’s PATENTED “H” shape pin
附件介紹了一些其他形態的press-fit端子設計及專利.
Compliant Pin Design
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Press-fit端子簡介 (一) Press-fit端子簡介
1.2 幾種常見的press-fit端子優劣對比 Advantage EON Most popular design Adaptable to many material thicknesses and hole sizes easily adapts to different holes Disadvantage Very sensitive to symmetry and position
2
5. 6.
3
4
端子拔出時, 保持力迅速到達峰值, 隨即迅速減小. 端子繼續拔除, 過渡區和插入區此時已完全形變, 與PCB間的干涉力几乎為零.
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(三) 魚眼孔功能區的划分
依據插拔力曲線, 將魚眼結構劃分為 5 個功能區, 各功能區的位置, 名稱, 及功能如 下表所示. Press-fit結構 功能區 區域功能說明 提供端子本身強度, 防止插入時挫曲 詳細內容
整體設計常用方法介紹 設計常用方法 (六) 整體設計常用方法介紹 抄襲法
先決條件 1.獲得競爭對手的樣品, 測試後發現performance符合要求. 2. 或現有相同應用之其他產品compliant pin. 應用注 意事項 1. 測試競爭對手press-fit 尺寸參數, 繪制 3D, 分別從 5 個功 能區與自己的產品進行比較. 吸收競爭對手優點. 2. PCB孔徑相同, press-fit , 材料性能相似或一致. 3. 產品的整體受力結構等於或良於競爭對手. 保持或優化了 5 個功能區. 省時,省力,省事; 可操作性佳.
“H” Section
easily control the T.P of tail
Difficult to manufacture
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Press-fit端子簡介 (一) Press-fit端子簡介
2. PCB規格說明
Plated-Through Hole Diameter Drilled Hole Diameter Plating Thickness Plated-Through Hole Diameter Copper* (D-0.11) ± 0.025 D>0.70mm 0.81-0.86 (D-0.075) ± 0.025 D<0.70mm 0.735~0.785 0.025 Min 0.015 max 0.635~0.735 0.025 Min 0.025 Min 0.015 max 0.015 max 0.65-0.80 D±0.05 ± 0.025 Min Tin-Lead 0.015 max D±0.075 ±
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(四) 魚眼孔形狀分析 保持力區
基本功能: 基本功能 端子與PCB產生幹涉, 插入力出現第二波峰. 端子壓入完畢, 提供保持力. 主要特征: 主要特征 1. 內外魚眼形成兩個簡支樑. 2. 外魚眼四棱角增加Coin結構, 防止插入過程中划傷 PCB孔銅鉑層. 設計要點: 設計要點 1.為增加端子保持力, 在允許范圍內盡量增大端子與 PCB孔間干涉量. 2.可通過調整兩個簡單支樑寬度厚度, 以改變與PCB 間的幹涉力. 3.設計上一般使壓入深度低于內魚眼上緣. 若壓入深 度高于內魚眼上緣, 則要避免硬干涉產生.請參考 下頁.
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(五) Summary 五
Press-fit結構
功能區
區域功能說明 提供端子本身強度, 防止插入時挫曲
詳細內容
端子強度區
保持力區 過渡區 插入區 預插區
產生插入力(第二波峰)及保持力 連接插入區和保持力區, 使插入平穩 產生插入力(第一波峰) 將press-fit部分導入到PCB
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Action Pin
Байду номын сангаас
Pin tends to rotate PTH distortion high Very sensitive to blank width Difficult to make for small hole
“C” Section
Consistent insertion/retention force Low PTH Distortion
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目錄
(一) Press-fit端子簡介 (二)魚眼孔插拔過程分析 (三)魚眼孔功能區的划分 (四) 魚眼孔形狀分析 a. 預插區 b. 插入區 c. 過渡區 d. 保持區 e. 強度區 (五) Summary (六) 整體設計常用方法介紹 (七) 補充說明
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Press-fit端子簡介 (一) Press-fit端子簡介
端子強度區
保持力區 過渡區 插入區 預插區
產生插入力(第二波峰)及保持力 連接插入區和保持力區, 使插入平穩 產生插入力(第一波峰) 將press-fit部分導入到PCB
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(四) 魚眼孔形狀分析 預插區
基本功能: 基本功能 產品預放於PCB, 此時 press-fit 導入PCB孔, 將初產 品定位. 主要特征: 主要特征 1. Lead-in結構, 方便預插. 主要形態包括: 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, 防止預插時划傷PCB孔銅鉑層. 3. 不同tail length通過改變此部分長度實現. 設計要點: 設計要點 1. Lead-in結構: 設計時需考慮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. 2. 角度越小越好, 可減小壓入時產生的沖擊力.
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魚眼孔插拔過程分析 (二) 魚眼孔插拔過程分析
插入力第二波峰
插入力第一波峰
0
Force: kgf
壓入力曲線
位移(mm)
保持力曲線 預插 開始幹涉 插入力減小 壓入到位 拔出力最大值
魚眼孔端子插拔力曲線圖
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魚眼孔插拔過程分析 (二) 魚眼孔插拔過程分析
1. 2. 3. 4. 端子預放入PCB. 端子尖端進入PCB孔, 尚未產生變形. 端子開始壓入, 魚眼開始變形, 壓入過程出現第一波峰 端子繼續壓入, 魚眼形變壓合, 變形量減小, 插入力略有減小. 端子繼續下壓,魚眼形變壓合變形, 壓入力曲線出現第二波峰.
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(四) 魚眼孔形狀分析
0.08
0.10
此處應避免硬干涉