随着連(lián)接器可(ke)靠性要(yào)求越來(lai)越高，連(lián)接器的(de)端子作(zuo)💛爲決🙇‍♀️定(dìng)⚽連♈接器(qi)電力和(he)信号傳(chuán)輸性能(néng)的關鍵(jian)組🐪件，往(wang)往是連(lián)接器設(she)計的重(zhong)中之重(zhong)。大家一(yī)般對連(lián)接器的(de)插拔力(li)、保持力(li)有所了(le)解，但是(shì)正向力(li)作爲連(lián)接器的(de)另一個(ge)關🔞鍵性(xìng)能指标(biāo)，往往大(dà)多數人(ren)不太了(le)解。本文(wén)㊙️将爲你(ni)詳細介(jie)紹什麽(me)是“正向(xiang)力”。

一、正(zhèng)向力定(dìng)義

正向(xiang)力（英文(wen)：Normal Force）主要來(lai)自于兩(liǎng)連接器(qì)插接時(shi)插座的(de)端子梁(liáng)因與插(chā)頭配合(hé)産生的(de)位移，由(yóu)該位移(yi)産生😘的(de)彈⛱️性恢(hui)複力💃就(jiù)是🌂端子(zi)正向力(li)。

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

圖2：端(duān)子受壓(ya)産生位(wei)移示意(yì)圖

二、正(zhèng)向力影(yǐng)響因素(sù)

正向力(lì)與接觸(chu)電阻有(yǒu)什麽關(guan)系了？從(cóng)圖3我們(men)可以直(zhi)觀看出(chu)随着正(zhèng)向力增(zeng)大，接觸(chù)電阻變(biàn)小，在100g力(li)時🌈接觸(chu)電阻趨(qū)于穩定(ding)，保持在(zài)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(shi)多個因(yīn)素的，包(bāo)括插拔(ba)力，磨損(sǔn)，接觸彈(dan)性部上(shàng)的壓力(li)（彈片應(ying)力），連接(jie)器殼體(tǐ)上的💋壓(ya)力（塑膠(jiao)應力），接(jie)觸電阻(zǔ)。增加正(zhèng)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(shēng)緩和🛀🏻因(yīn)素。增加(jia)正向力(li)提✉️高了(le)磨擦力(li)，也增大(dà)了插拔(bá)力及磨(mó)損率。緩(huǎn)和因素(sù)是增加(jiā)磨擦力(li)同樣提(ti)高了端(duān)子接觸(chù)部的機(ji)械穩定(dìng)性，這是(shi)一個有(you)利的因(yin)素，因爲(wèi)它減少(shao)💰了接觸(chù)面的潛(qián)在不穩(wěn)定性，降(jiang)低了它(ta)在端子(zi)接觸面(mian)或其附(fu)✊近出現(xiàn)腐蝕性(xìng)物質或(huo)污染影(yǐng)響的敏(min)感程度(du)。增加正(zhèng)向力使(shi)得在端(duān)子彈性(xing)部上的(de)壓力變(biàn)大，這樣(yàng)反過來(lái)也對連(lian)接器殼(ké)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(biàn)形，這樣(yàng)可能影(ying)響彈性(xìng)部的固(gu)持位置(zhi)，進而影(ying)響正向(xiang)力。從這(zhe)一點來(lái)看，顯示(shi)出增加(jia)正向力(li)總的來(lái)講對連(lian)💔接性能(néng)産生不(bú)利影響(xiang)。

然而增(zēng)加正向(xiang)力卻可(ke)以抵消(xiāo)這些不(bú)利影響(xiǎng)，正如圖(tú)3所💜示🐆，接(jie)觸電阻(zu)随着正(zhèng)向力增(zēng)加而減(jiǎn)少。增加(jiā)的正向(xiàng)力對接(jie)觸電阻(zǔ)大小的(de)必然影(yǐng)響是，接(jie)觸面積(jī)🙇🏻增加，則(ze)接觸電(diàn)阻減小(xiǎo)💚。另外，接(jiē)🈚觸阻力(lì)的穩定(dìng)性同樣(yang)通過兩(liǎng)種影響(xiǎng)随着正(zhèng)向力的(de)增加而(er)增加。首(shǒu)先，增加(jia)磨擦力(lì)👨‍❤️‍👨提高了(le)接觸面(mian)的機械(xie)穩定性(xing)，以及随(suí)✔️之産生(shēng)的對抗(kang)🔴端子接(jiē)觸面不(bu)穩定的(de)阻力。其(qi)🌂次，在端(duān)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(yī)個連接(jie)器的“最(zui)優化”正(zhèng)向力來(lai)自于較(jiao)高正向(xiang)力對機(jī)械性能(neng)😄所帶來(lái)的不利(li)影響與(yu)端子磨(mó)擦力有(yǒu)利影響(xiang)間的權(quán)衡。最小(xiǎo)正向力(lì)必須能(neng)夠保證(zheng)氧化膜(mo)之破壞(huài)和端子(zi)接觸面(miàn)在不同(tong)應用環(huán)境下♉的(de)穩定性(xing)。

三、材料(liao)性能和(hé)正向力(lì)

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(jìn)👉似視爲(wei)❌一懸臂(bi)梁（梁的(de)一端爲(wèi)固定支(zhī)座，另一(yi)端♈爲自(zì)由端），如(rú)圖4，根據(jù)懸臂梁(liáng)理論，可(kě)得到端(duān)子的正(zheng)🔆向力計(ji)算公式(shi)。

（公式1）

圖(tu)4：懸臂梁(liang)模型

其(qi)中D=梁位(wei)移量,E=材(cai)料彈性(xing)系數,W=端(duan)子寬度(du),T=端子厚(hou)度,L=端子(zi)長度

該(gai)等式包(bāo)括三個(ge)要素﹕梁(liang)位移、彈(dan)性系數(shu)和端子(zi)的✉️幾何(hé)形狀，其(qi)🍓中每個(gè)要素都(dou)是獨立(li)的。當材(cái)料選定(ding)後，材♈料(liao)厚度T,材(cái)料的彈(dan)性系數(shu)E即固定(ding)不變，可(ke)以通過(guo)改變端(duan)子的幾(ji)何形✏️狀(zhuàng)來調整(zhěng)正向力(lì)的大小(xiǎo)，并進而(er)控制端(duān)子接觸(chu)面間的(de)電㊙️阻，以(yi)确保電(dian)力傳遞(dì)及信号(hào)傳遞的(de)穩定性(xing)。

四、正向(xiàng)力的損(sǔn)失

對于(yu)連接器(qi)的失效(xiào)，正向力(li)的損失(shi)，會造成(cheng)端子接(jiē)觸界面(mian)的機械(xiè)穩定性(xing)降低。正(zhèng)向力損(sun)失主要(yao)有兩個(gè)方面：永(yong)久變形(xíng)和應力(lì)松弛。

永(yong)久變形(xing)是指端(duan)子梁由(you)于塑性(xing)變形而(er)偏離原(yuan)始位置(zhì)，查看公(gōng)🔆式1，永久(jiu)變形造(zao)成梁偏(piān)移D減少(shao)，因此正(zhèng)向力降(jiang)低。

對于(yú)偏移，有(yǒu)一種是(shì)設計偏(piān)移的塑(su)性變形(xing)産生的(de)🛀，還有一(yi)種是💔插(cha)拔過程(chéng)中的過(guò)應力，通(tōng)常是因(yin)爲不正(zhèng)确的插(cha)拔引起(qǐ)的。

應力(li)松弛的(de)結果是(shì)應力的(de)減少，導(dǎo)緻正向(xiàng)力的減(jian)少。端子(zi)在正向(xiàng)力作用(yòng)下會發(fa)生彈性(xìng)變形，産(chan)生内應(ying)力。懸臂(bì)㊙️梁上的(de)正向力(lì)🤩F與應力(lì)σ間的計(jì)算公式(shì)如下：

（公(gong)式2）

公式(shi)表明了(le)任何的(de)應力減(jian)少都會(hui)導緻正(zheng)向力的(de)💁減少🙇🏻。就(jiu)🔞連⚽接器(qi)而言，我(wo)們可以(yǐ)定義爲(wèi)在連接(jie)器使用(yòng)期間，随(suí)⭕着時間(jian)的延續(xu)，正向力(lì)會以一(yi)持續的(de)偏差而(ér)削減。換(huan)句話說(shuo)，僅僅是(shì)由于端(duān)子懸臂(bi)梁受到(dào)了因其(qí)配合偏(piān)移而産(chǎn)生的應(ying)力，而其(qí)所💁受正(zheng)向力的(de)削減可(ke)看作是(shi)時間和(hé)溫度雙(shuang)重作用(yòng)的結果(guǒ)。當連接(jiē)器的工(gong)作🐕溫度(dù)升高，此(ci)時應力(lì)松弛就(jiu)更爲明(ming)顯了。圖(tú)5論證了(le)其關系(xì)。當懸臂(bì)梁位于(yu)其最大(da)偏差㊙️0.005 英(ying)寸時，在(zài)96小時内(nèi)，正☂️向力(li)會随着(zhe)溫度的(de)升高而(ér)減小。

應(yīng)力松弛(chi)是不可(ke)避免的(de)，隻能控(kòng)制，應力(lì)松弛的(de)速度與(yǔ)設計選(xuǎn)擇的材(cai)料和施(shī)加的應(ying)力以及(jí)應用的(de)環境溫(wēn)度👄相關(guān)⛷️，應力松(song)弛依賴(lai)于時間(jiān)和溫度(dù)。

圖5：溫度(dù)與正向(xiàng)力關系(xì)

五、正向(xiàng)力測試(shi)介紹

正(zheng)向力測(cè)試參照(zhao)标準EIA-364-04（Normal Force Test Procedure for Electrical Connectors）。

常(chang)用測試(shì)設備：連(lian)接器插(cha)拔力試(shì)驗機。

目(mu)的：測試(shi)連接器(qi)母端彈(dàn)片的位(wei)移-力對(dui)應值，就(jiu)是連🌈接(jiē)器母端(duan)彈片下(xia)壓多少(shǎo)毫米對(dui)應的力(lì)值。

圖6：連(lian)接器插(cha)拔力試(shì)驗機

注(zhù)意就連(lián)接器組(zǔ)成的情(qíng)形而言(yan)，若測試(shi)方向受(shòu)塑🔴膠💚本(ben)體屏❗蔽(bi)阻礙，則(zé)須破壞(huai)連接器(qi)塑膠本(ben)體，但是(shì)不要動(dong)端🔞子原(yuan)🈲始夾💘持(chí)固定性(xìng)能爲原(yuan)則。

圖7：剖(pou)開的連(lian)接器

圖(tú)8:根據設(shè)計位移(yi)執行測(cè)試

圖9：繪(huì)制位移(yí)-力曲線(xian)圖

六.總(zong)結

綜述(shu)連接器(qì)正向力(li)是連接(jiē)器的重(zhong)要參數(shu)之一，我(wǒ)們在設(she)💚計選型(xíng)的時候(hou)要關注(zhu)。連接器(qi)使用時(shi)其接觸(chu)可靠性(xing)與正🧡向(xiàng)力成正(zhèng)🎯比，提高(gāo)正向力(li)可以減(jian)小接觸(chu)電阻，可(ke)以🈲改善(shàn)連接器(qi)振動時(shí)信号瞬(shun)斷問題(ti)🏃🏻，但是正(zhèng)向力過(guo)大，将使(shi)連接器(qi)插拔力(li)變大，端(duān)子變形(xíng)産生的(de)内👌應力(lì)對其疲(pi)勞壽命(ming)也将産(chǎn)生不利(lì)影響。最(zui)優正向(xiàng)力取決(jue)于受影(yǐng)響因素(su)的平衡(héng)。隻要能(neng)保證接(jie)觸電阻(zu)和界面(miàn)穩✏️定的(de)要求，正(zheng)向力越(yue)小越好(hǎo)。根據業(yè)界常用(yòng)設計标(biāo)準，鍍金(jin)接觸區(qu)設計值(zhí)建🌈議在(zai)50~100gf 。鍍錫表(biao)面作可(ke)分離界(jie)面爲了(le)減少磨(mó)損腐蝕(shí)❓，會加大(da)正向力(lì)，設計值(zhí)一般要(yao)求高于(yu)150gf。選🥵擇合(he)适的材(cái)料和幾(jǐ)何形狀(zhuàng)是基礎(chu)，設計時(shí)不斷調(diao)整參數(shu)，結合測(cè)試驗證(zheng)，取的最(zui)優正📱向(xiàng)力。

壯壯(zhuang)優選目(mu)前已積(jī)累了大(da)量連接(jie)器DPA（物理(li)破壞性(xing)物理分(fèn)析）分析(xi)經驗，通(tong)過各種(zhong)技術手(shǒu)段，來識(shí)物料的(de)固有可(ke)靠性⭕隐(yǐn)患🔴和使(shǐ)🔴用風險(xian)，對物料(liào)的物理(lǐ)可靠性(xìng)進行整(zhěng)體🍓評估(gū)，如果您(nín)有連接(jiē)器的認(rèn)證需求(qiu)，壯壯優(yōu)選可幫(bang)助您進(jìn)行專業(yè)可靠的(de)分析。

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