press fit 设计高级技巧ppt课件

Press-fit端子鱼眼孔设計介绍,前言电子连接器与PCB连接的方式主要分为press-fit,throughholesolder和SMT.其中Press-fit型连接器以其低成本,高效率,操作简單,可靠性高而广泛应用于通訊,计算机等产業.业界上对Press-fit端子设计有各种形態,各有优缺點.而在其中,EON(EyeofNeedle),或称做鱼眼孔端子是应用最为广泛的端子结构.此教材参考了FEA部门对鱼眼结构的分析,借鉴其对鱼眼功能区的分类及设计概念.同时增加了工作中积累的相关经驗.对鱼眼孔的结構,功能,设计方法和要点做了补充.,目录,(一)Press-fit端子简介(二)鱼眼孔插拔过程分析(三)鱼眼孔功能区的划分(四)鱼眼孔形状分析a.预插区b.插入区c.过渡区d.保持区e.强度区(五)Summary(六)整體设计常用方法介绍(七)补充说明,FCIsPATENTED“H”shapepin,1.1几种常见的press-fit端子结构,(一)Press-fit端子简介,附件介绍了一些其他形态的press-fit端子设计及专利.,AdvantageDisadvantageEONMostpopulardesignVerysensitivetoAdaptabletomanymaterialsymmetryandpositionthicknessesandholesizesActionPineasilyadaptstodifferentholesPintendstorotatePTHdistortionhighVerysensitivetoblankwidth“C”SectionConsistentinsertion/retentionDifficulttomakeforsmallholeforceLowPTHDistortion“H”SectioneasilycontroltheT.PoftailDifficulttomanufacture,1.2几种常见的press-fit端子优劣对比,(一)Press-fit端子简介,*Maximumhardnessofcopperlayeris150KnoopNotes:Recommendedannularringdiameterisholediameterplus0.51,(一)Press-fit端子简介,2.PCB规格说明,CompliantPin之功能性要求：CompliantPin(PressFitTech)之主要发展目的有二：(1)组装简单：不经Soldering制程即可,使连接器与PCB有紧密之结合以传导电气讯号.(2)可置换性：若此连接器损坏，可直接自PCB移除，更换另一个新的连接器即可。针对以上两点要求，(1)CompliantPin于插入PTH后必需与PTH有紧密之结合，两者间的接触阻抗必需够低以供传输讯号；(2)插入PTH后，不可过度破坏PTH的镀层或造成孔径的太大变形，以免使得更换连接器时此PTH已不能使用。Bellcore对CompliantPin的规格要求包括：(1)最大插入力：45lbMax./perpin(2)最小拔出力：3lbMin./perpin(3)LLCRofCompliantPin：1m-ohm(4)孔变形量：小于0.0015inch(5)最小铜箔厚度：大于0.0003inch,(一)Press-fit端子简介,(二)鱼眼孔插拔过程分析,鱼眼孔端子插拔力曲线图,压入力曲线,保持力曲线,Force:kgf,位移(mm),0,插入力第二波峰,插入力第一波峰,拔出力最大值,预插,开始干涉,压入到位,插入力减小,(二)鱼眼孔插拔过程分析,端子预放入PCB.端子尖端进入PCB孔,尚未产生变形.端子开始压入,鱼眼开始变形,压入过程出现第一波峰端子继续压入,鱼眼形變压合,变形量减小,插入力略有减小.端子继续下压,鱼眼形變压合变形,压入力曲线出现第二波峰.端子拔出時,保持力迅速到达峰值,随即迅速减小.端子继续拔除,过渡区和插入区此时已完全形變,与PCB间的干涉力几乎为零.,Press-fit结构,功能区,区域功能说明,端子强度区,保持力区,过渡区,插入区,预插区,将press-fit部分导入到PCB,产生插入力(第一波峰),连接插入区和保持力區,使插入平稳,产生插入力(第二波峰)及保持力,提供端子本身强度,防止插入时挫曲,(三)鱼眼孔功能区的划分,依据插拔力曲線,将鱼眼结构划分为5个功能區,各功能区的位置,名稱,及功能如下表所示.,详细内容,(四)鱼眼孔形状分析,预插区,SECTIONA-A,Coin,基本功能:产品预放於PCB,此时press-fit导入PCB孔,将初产品定位.主要特征:1.Lead-in结構,方便预插.主要形态包括:四面倒角,双面倒角;从工艺角度分为冲压成型,自动化裁切及V-cut折弯等.2.Coin结構,防止预插时划伤PCB孔铜铂层.3.不同taillength通过改变此部分长度实现.设计要点:1.Lead-in结構:设计时需考虑PCB孔径大小,孔正位度及连接器端子正度.保证在worstcase下,端子仍位于PCB孔内.2.角度越小越好,可减小压入时产生的冲击力.,基本功能:端子与PCB开始产生干涉,插入力出现第一波峰.主要特征:1.内外鱼眼形成两个简支梁.2.外鱼眼四棱角增加Coin结構,防止插入过程中划伤PCB孔铜铂层.设计要点:1.因端子开始压入时与PCB间的冲擊,设计中应避免开始时的干涉过大.防止因插入力过大而造成的端子折斷,挫曲等问题.2.可通过调整两个简单支梁宽度厚度,以改变与PCB间的干涉力.3.设计时需注意鱼眼内孔下缘位置,请参考下页.,插入区,(四)鱼眼孔形状分析,PCB孔变形严重,插入力较大.,PCB孔变形较小,插入力也较小.,Gooddesign,(四)鱼眼孔形状分析,过渡区,基本功能:连接插入区与保持力区.主要特征:1.鱼眼结构中最宽的部位,并不是提供端子插拔力最大的部位.因端子压入预插區时,端子两侧臂发生形變,此时过度区跟着发生变形,其宽度已经变小.2.外鱼眼四棱角增加Coin结構,防止插入过程中划伤PCB孔铜铂层.3.内外形状多为圆弧连接.曲线过度平稳.设计要点:1.过度区位于鱼眼中心位置,端子压入PCB后此部分应位于PCB内部.否则可能回彈,造成压入不到位.2.内外鱼眼对称度需要严格管控.其插拔力及插入后tail的正位度对鱼眼的对称性要求很高.,(四)鱼眼孔形状分析,保持力区,基本功能:端子与PCB产生干涉,插入力出现第二波峰.端子压入完畢,提供保持力.主要特征:1.内外鱼眼形成两个简支梁.2.外鱼眼四棱角增加Coin结構,防止插入过程中划伤PCB孔铜铂层.设计要点:1.为增加端子保持力,在允许范围内尽量增大端子与PCB孔间干涉量.2.可通过调整两个简单支梁宽度厚度,以改变与PCB间的干涉力.3.设计上一般使压入深度低于内鱼眼上緣.若压入深度高于内鱼眼上緣,则要避免硬干涉产生.请参考下页.,(四)鱼眼孔形状分析,PCB上表面,(图1),(图2),(图3),1.设计上使压入深度低于内鱼眼上緣.可保证PCB与端子根部不会发生硬干涉.如上图3.2.若压入深度高与内鱼眼上緣,需保证干涉位置低于内鱼眼上缘.,(四)鱼眼孔形状分析,强度区,基本功能:提供端子本身强度,防止插入时挫曲设计要点:在不影响保持力区域的前提下,尽量增加端子根部宽度,防止端子在压入时发生弯曲,折斷,挫曲等不良.,较好的设计,原设计,(四)鱼眼孔形状分析,(五)Summary,(五)Summary,Press-fit结构,功能区,区域功能说明,端子强度区,保持力区,过渡区,插入区,预插区,将press-fit部分导入到PCB,产生插入力(第一波峰),连接插入区和保持力區,使插入平稳,产生插入力(第二波峰)及保持力,提供端子本身强度,防止插入时挫曲,详细内容,抄袭法,先决条件,应用注意事项,简评,1.获得竞争对手的样品,测试后发现performance符合要求.2.或现有相同应用之其他产品compliantpin.,测试竞争对手press-fit尺寸参數,绘制3D,分别从5个功能区与自己的产品进行比較.吸收竞争对手优点.PCB孔径相同,press-fit,材料性能相似或一致.产品的整体受力结构等于或良于竞争对手.,省时,省力,省事;可操作性佳.,简析,保持或优化了5个功能区.,(六)整體设计常用方法介绍,修改法,先决条件,应用注意事项,简评,1.其他条件不變,仅厚度变化使得Normalforce线性增减,导致插拔力线性增减.(只适于差异较小的case.)2.其他条件不變,仅PCB孔径变化,可对中分割偏移填补对端子修改.(见下页)3.其他条件不變,变化内孔宽度,可调整插拔力的大小.4.须考虑倒圆及厚度变化所带来的干涉量变化.5.材料厚度增加,或产品结构改变時,须考虑产品本身承受能力.,省時,省力,可操作性佳.,保持了5个功能区的原有特征.,简析,现有其他产品compliantpin.其规格与设计产品有一定差异，如PCB孔徑,端子厚度。,(六)整體设计常用方法介绍,(六)整體设计常用方法介绍,(七)补充说明,理解鱼眼孔端子功能区的划分及各功能区的作用,是设计此类端子的基础.