PCB孔銅鉑層.
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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(四) 魚眼孔形狀分析
Press-fit端子 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.
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(四) 魚眼孔形狀分析
此處應避免硬干涉
PCB
PCB
0.08 0.10
Good design
PCB
0.65mm min.
0.65mm min.
PCB孔變形嚴重, 插入力較大. PCB孔變形較小, 插入力也較小.
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0.65mm min.
(四) 魚眼孔形狀分析 過渡區
基本功能: 連接插入區與保持力區.
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: 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: 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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(四) 魚眼孔形狀分析 插入區
基本功能: 端子與PCB開始產生幹涉, 插入力出現第一波峰.
Difficult to manufacture
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(一) Press-fit端子簡介
2. PCB規格說明
Plated-Through Drilled Hole Hole Diameter Diameter
Plating Thickness Copper* Tin-Lead
Plated-Through Hole Diameter
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(二) 魚眼孔插拔過程分析
插入力第一波峰 壓入力曲線
插入力第二波峰
Force: kgf
0
預插
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
位移(mm)
開始幹涉
插入力減小 壓入到位
魚眼孔端子插拔力曲線圖
保持力曲線 拔出力最大值
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(二) 魚眼孔插拔過程分析
1. 端子預放入PCB. 端子尖端進入PCB孔, 尚未產生變形. 2. 端子開始壓入, 魚眼開始變形, 壓入過程出現第一波峰 3. 端子繼續壓入, 魚眼形變壓合, 變形量減小, 插入力略有減小. 4. 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.
2
3
4
5. 端子拔出時, 保持力迅速到達峰值, 隨即迅速減小. 6. 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
參考條件 Page 11 Page 6 N/A Page 11, 12, 13, 15, 16 Page 17 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
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 Compliant Pin：1m-ohm (4)孔變形量：小於0.0015inch (5)最小銅箔厚度：大於0.0003inch
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.
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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
Compliant Pin(Press Fit Tech)之主要發展目的有二： (1)組裝簡單：不經Soldering製程即可, 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)Compliant Pin於插入PTH後必需與PTH有緊密之結合，兩者間的接觸阻抗必需夠低
Consistent insertion/retention force Low PTH Distortion
easily control the T.P of tail
Disadvantage Very sensitive to symmetry and position
Pin tends to rotate PTH distortion high Very sensitive to blank width Difficult to make for small hole
詳細內容
端子強度區 提供端子本身強度, 防止插入時挫曲
保持力區 過渡區 插入區
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)
預插區 將press-fit部分導入到PCB
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(四) 魚眼孔形狀分析 預插區
3 2
A
A
1
Coin
SECTION A-A
應用注 意事項
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.(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幹涉量變化. 5. 材料厚度增加, 或產品結構改變時, 須考慮產品本身承受
(六) 整體設計常用方法介紹
抄襲法
先決條件
應用注 意事項
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.
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.
設計不良 保持力區與孔幹涉不足 Normal Force不足
力量過大, PCB孔破裂
BKM 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 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
D>0.70mm D<0.70mm
(D-0.11) ±0.025 0.81-0.86
(D-0.075) ±0.025 0.735~0.785
0.025 Min 0.025 Min 0.025 Min 0.025 Min
0.015 max 0.015 max 0.015 max 0.015 max
D±0.075 0.65-0.80 D±0.05 0.635~0.735
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: 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.
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(一) Press-fit端子簡介
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.
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(一) Press-fit端子簡介
1.2 幾種常見的press-fit端子優劣對比
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.
簡析
保持或優化了 5 個功能區.
簡評
省時,省力,省事; 可操作性佳.
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(六) 整體設計常用方法介紹 修改法
先決條件
現有其他產品compliant pin. 其規格與設計產品有一定差 異，如PCB孔徑, 端子厚度。