随着連(lián)接器可(kě)靠性要(yao)求越來(lai)越高，連(lian)接器的(de)端子作(zuo)爲決定(dìng)連接器(qì)電力和(hé)信号傳(chuán)輸性能(neng)的關鍵(jiàn)組件，往(wang)🤟往是連(lián)接🐕器設(she)計的🧡重(zhòng)中之重(zhong)。大家一(yī)般對連(lian)接器的(de)❤️插拔力(lì)👄、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(gè)關鍵性(xing)能指标(biāo)，往往大(dà)多數人(ren)不太了(le)解。本文(wen)将爲你(nǐ)詳細介(jiè)紹什麽(me)是“正向(xiang)力”。

一、正(zhèng)向力定(dìng)義

正向(xiang)力（英文(wén)：Normal Force）主要來(lái)自于兩(liǎng)連接器(qì)插接時(shí)插座的(de)🌏端子🈚梁(liang)☔因與🔞插(chā)頭配合(he)産生的(de)位移，由(you)該位移(yi)産生的(de)彈性恢(huī)🌈複力就(jiù)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(duān)子受壓(yā)産生位(wèi)移示意(yi)圖

二、正(zheng)向力影(ying)響因素(sù)

正向力(lì)與接觸(chù)電阻有(you)什麽關(guan)系了？從(cóng)圖3我們(men)可以直(zhí)觀看出(chu)🏃🏻‍♂️随着正(zheng)向力增(zēng)大，接觸(chu)電阻變(biàn)小，在100g力(li)時接觸(chù)電阻趨(qū)于穩定(ding)，保持在(zai)5mΩ。

圖3：正向(xiàng)力和接(jie)觸電阻(zǔ)

正向力(li)對于連(lián)接器的(de)影響是(shì)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(lì)（彈片應(ying)力），連接(jie)器殼體(ti)上的壓(yā)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(chǎn)生不利(lì)🤟影響，而(er)隻對一(yī)項産生(sheng)緩和因(yin)素。增加(jia)正向力(li)提高了(le)磨擦力(lì)，也增大(da)了插拔(bá)力及磨(mó)損率。緩(huǎn)和因素(su)是增加(jia)磨擦力(li)同樣提(ti)高了端(duān)子接觸(chu)部的機(ji)械穩定(dìng)性，這是(shì)一個有(you)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(tā)在端子(zi)接觸面(miàn)或其附(fù)近出現(xiàn)腐蝕性(xing)物♍質或(huò)污染影(yǐng)響的敏(mǐn)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(biàn)大，這樣(yàng)☔反過來(lái)也對連(lian)接器殼(ke)體産生(sheng)一個更(gèng)高的壓(ya)力，在連(lian)接器殼(ké)🔅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(yǐng)響💞彈性(xing)部的固(gu)持位置(zhì)，進而影(ying)響正向(xiang)力。從這(zhè)一點來(lái)♊看，顯示(shi)出增加(jiā)正向力(li)總的來(lái)講對連(lián)接性能(néng)産生不(bu)利影響(xiǎng)。

然而增(zeng)加正向(xiang)力卻可(ke)以抵消(xiao)這些不(bu)利影響(xiǎng)，正如圖(tú)3所示，接(jiē)觸電阻(zǔ)随着正(zhèng)向力增(zēng)加而減(jian)少。增加(jiā)的正向(xiang)力對👄接(jie)觸電阻(zu)🏃🏻大小的(de)必然影(ying)響是，接(jie)觸面積(ji)增加，則(zé)接觸電(dian)阻減小(xiǎo)。另外，接(jie)觸阻力(li)🧑🏽‍🤝‍🧑🏻的穩定(dìng)性同樣(yàng)通過兩(liǎng)種影響(xiang)随着正(zheng)向力的(de)增加而(er)增加。首(shǒu)先🈲，增加(jiā)磨擦力(li)提高了(le)接觸面(miàn)的機械(xie)穩😘定性(xing)，以及随(sui)之産生(sheng)的對抗(kàng)端子接(jie)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(shí)能力。一(yi)個連接(jie)☀️器的“最(zui)優化”正(zheng)向力來(lái)自于較(jiào)高正向(xiang)力對機(ji)械性能(néng)所帶來(lai)的不利(lì)影響與(yu)端子磨(mó)擦力有(you)利影響(xiang)間的權(quán)衡。最小(xiao)正向力(lì)必須能(neng)夠保證(zhèng)氧化膜(mó)🔴之破壞(huai)和端子(zi)🌈接觸面(mian)在不同(tóng)應用環(huan)㊙️境下的(de)穩定性(xìng)。

三、材料(liao)性能和(hé)正向力(li)

材料性(xìng)能是決(jué)定端子(zi)正向力(li)的基礎(chu)，假如把(ba)端子🔴近(jin)似視爲(wèi)一🌈懸臂(bi)梁（梁的(de)一端爲(wei)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(ke)得到端(duan)子的正(zhèng)向力計(ji)算公式(shi)。

（公式1）

圖(tú)4：懸臂梁(liáng)模型

其(qí)中D=梁位(wèi)移量,E=材(cái)料彈性(xing)系數,W=端(duan)子寬度(du),T=端子厚(hòu)度🏃🏻,L=端子(zi)長度

該(gāi)等式包(bao)括三個(ge)要素﹕梁(liang)位移、彈(dàn)性系數(shù)和端子(zi)的幾🧑🏽‍🤝‍🧑🏻何(hé)形狀，其(qi)中每個(ge)要素都(dou)是獨立(li)的。當材(cái)料選定(dìng)後，材料(liào)厚度T,材(cái)料的彈(dan)性系數(shù)E即固定(dìng)不變，可(ke)以通🤞過(guò)改變端(duān)子的幾(jǐ)何形🐇狀(zhuàng)來調整(zheng)正向力(lì)的大小(xiǎo)，并進而(er)控制端(duān)子接觸(chù)面間的(de)電阻，以(yi)确保🌈電(dian)力傳遞(di)及信号(hào)傳遞的(de)穩定性(xing)。

四、正向(xiàng)力的損(sǔn)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(jiē)觸界面(miàn)的機械(xie)穩定性(xing)降低。正(zhèng)向力損(sǔn)失主要(yào)有兩個(gè)方面：永(yong)久變形(xíng)和應力(li)松弛。

永(yong)久變形(xíng)是指端(duān)子梁由(you)于塑性(xing)變形而(ér)偏離原(yuán)始位置(zhì)，查看公(gōng)式1，永久(jiu)變形造(zào)成梁偏(piān)移D減少(shao)，因此正(zheng)向力降(jiàng)低。

對于(yu)偏移，有(yǒu)一種是(shi)設計偏(piān)移的塑(su)性變形(xíng)産生的(de)，還有一(yi)種是插(cha)拔過程(cheng)中的過(guo)應力，通(tōng)常是因(yīn)爲不正(zheng)确的插(cha)拔引起(qi)的。

應力(lì)松弛的(de)結果是(shì)應力的(de)減少，導(dao)緻正向(xiang)力的減(jiǎn)🔴少💰。端子(zǐ)在正向(xiàng)力作用(yong)下會發(fā)生彈性(xing)變形，産(chan)生内應(yīng)力。懸臂(bi)💛梁上的(de)正向力(li)F與應力(lì)σ間的計(jì)算公式(shi)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(zhèng)向力的(de)減少。就(jiù)連接器(qi)而言，我(wo)們可以(yi)定義爲(wei)在連接(jiē)器使用(yòng)期👈間，随(sui)着時間(jian)的延續(xù)，正向力(lì)會以一(yī)持續的(de)偏👅差而(ér)削減。換(huan)句話說(shuo)，僅僅是(shi)由于端(duān)子懸臂(bì)梁受到(dao)了因其(qi)配合偏(piān)移而産(chǎn)生的應(yīng)力，而其(qi)所受正(zheng)向力✍️的(de)削減可(kě)看👨‍❤️‍👨作是(shi)時間和(hé)溫度雙(shuāng)重作用(yòng)的結果(guo)。當連接(jie)器的工(gong)作溫度(dù)升高，此(ci)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(yu)其最大(da)偏差0.005 英(ying)寸時，在(zai)96小時内(nei)，正向力(li)會随着(zhe)溫度的(de)💋升高而(er)減小。

應(ying)力松弛(chi)是不可(ke)避免的(de)，隻能控(kong)制，應力(li)松弛的(de)速度與(yǔ)設計選(xuǎn)擇的材(cái)料和施(shī)加的應(ying)力以及(ji)應用的(de)環境溫(wēn)度相關(guan)☔，應力松(sōng)弛依賴(lài)于時間(jian)和溫度(dù)。

圖5：溫度(dù)與正向(xiang)力關系(xì)

五、正向(xiang)力測試(shi)介紹

正(zhèng)向力測(ce)試參照(zhào)标準EIA-364-04（Normal Force Test Procedure for Electrical Connectors）。

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

目(mù)的：測試(shì)連接器(qi)母端彈(dàn)片的位(wèi)移-力對(duì)應值，就(jiu)是連接(jie)器母端(duān)彈片下(xià)壓多少(shǎo)毫米對(dui)應的力(li)值。

圖6：連(lián)接器插(chā)拔力試(shi)驗機

注(zhù)意就連(lián)接器組(zu)成的情(qíng)形而言(yán)，若測試(shi)方向受(shou)塑膠本(ben)⚽體屏蔽(bi)阻礙，則(ze)須破壞(huai)連接器(qi)塑膠本(běn)體，但是(shì)不要動(dong)端🙇🏻子原(yuan)始夾☀️持(chí)固定性(xing)能爲原(yuán)則。

圖7：剖(pōu)開的連(lián)接器

圖(tú)8:根據設(she)計位移(yi)執行測(ce)試

圖9：繪(hui)制位移(yí)-力曲線(xian)圖

六.總(zǒng)結

綜述(shu)連接器(qì)正向力(li)是連接(jie)器的重(zhong)要參數(shù)之一，我(wo)們在💛設(shè)計選型(xing)的時候(hòu)要關注(zhù)。連接器(qi)使用時(shi)其接觸(chu)可🥵靠性(xìng)與正🌈向(xiàng)力👅成正(zhèng)♈比，提高(gāo)正向力(li)可以減(jiǎn)小接觸(chù)電阻，可(kě)以改善(shàn)連接器(qi)振動時(shi)信号瞬(shùn)斷問題(ti)，但是正(zhèng)向力過(guò)大，将使(shi)連接器(qi)⭐插拔力(li)變大，端(duān)子變💃🏻形(xing)産生的(de)内🚶應力(li)對其疲(pi)㊙️勞壽命(mìng)也将産(chǎn)生不利(lì)影響。最(zui)優正向(xiang)力取決(jue)于受影(ying)響因素(sù)的平衡(héng)。隻🐆要能(neng)保證接(jie)觸電阻(zǔ)和界面(mian)穩定的(de)要求，正(zhèng)向力越(yue)小越好(hao)😄。根據業(yè)界常用(yong)設🧑🏾‍🤝‍🧑🏼計标(biāo)準，鍍金(jin)接觸區(qū)設計值(zhi)建議在(zài)50~100gf 。鍍錫表(biǎo)面作可(kě)分離界(jiè)面爲了(le)減少磨(mo)損㊙️腐蝕(shí)，會加大(da)正向力(li)，設計值(zhi)一般要(yao)求高于(yu)150gf。選擇合(he)适的材(cai)料和幾(ji)何形狀(zhuang)是基礎(chǔ)，設計時(shí)不斷調(diao)整參數(shù)，結合測(cè)試驗證(zheng)，取的最(zuì)優正💯向(xiang)力。

壯壯(zhuàng)優選目(mù)前已積(ji)累了大(da)量連接(jie)器DPA（物理(lǐ)破壞性(xing)物理💜分(fèn)析）分析(xi)經驗，通(tong)過各種(zhong)技術手(shou)段，來識(shi)物料💚的(de)固有可(ke)🏒靠性隐(yǐn)患和使(shi)用風險(xiǎn)，對物料(liào)的物理(lǐ)可靠性(xìng)進行整(zhěng)體評估(gū)，如果您(nin)有連接(jiē)器的認(ren)證需求(qiu)，壯壯優(yōu)選可幫(bāng)助您進(jìn)行專業(yè)可靠的(de)分析。

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