随着連(lian)接器可(kě)靠性要(yào)求越來(lái)越高，連(lian)接器的(de)端子作(zuo)爲決定(dìng)👣連🏃🏻‍♂️接器(qì)電力和(he)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(zhong)中之重(zhong)。大家一(yi)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(lì)作爲✨連(lián)接器的(de)另一個(ge)關鍵性(xing)能指标(biao)，往往大(da)多數人(ren)不太了(le)解。本文(wen)将爲你(ni)詳細介(jie)紹什麽(me)是“正向(xiang)力”。

一、正(zheng)向力定(dìng)義

正向(xiàng)力（英文(wén)：Normal Force）主要來(lái)自于兩(liǎng)連接器(qi)插接時(shí)插座的(de)🙇‍♀️端👉子梁(liáng)🌈因與插(chā)頭配合(he)産生的(de)位移，由(you)該位移(yí)産生的(de)彈性恢(hui)複力就(jiu)是端子(zǐ)正向力(lì)。

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

圖2：端(duan)子受壓(ya)産生位(wei)移示意(yi)圖

二、正(zhèng)向力影(yǐng)響因素(su)

正向力(lì)與接觸(chù)電阻有(yǒu)什麽關(guan)系了？從(cong)圖3我們(men)可以🛀🏻直(zhi)觀看出(chu)♻️随着正(zheng)向力增(zeng)大，接觸(chu)電阻變(biàn)小，在100g力(lì)時接觸(chu)電阻趨(qū)于穩定(dìng)，保持在(zài)5mΩ。

圖3：正向(xiang)力和接(jiē)觸電阻(zǔ)

正向力(lì)對于連(lián)接器的(de)影響是(shi)多個因(yin)素的，包(bao)括插拔(ba)力，磨損(sun)，接觸彈(dàn)性部上(shàng)的壓力(li)（彈片應(ying)力），連接(jie)器殼體(tǐ)上的壓(yā)力（塑膠(jiāo)應力），接(jiē)觸電阻(zu)。增加正(zhèng)向力對(dui)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(jiā)正向力(li)提高了(le)磨擦力(lì)，也增大(da)了插拔(ba)力🚶‍♀️及磨(mo)損率。緩(huan)🔞和因素(sù)是增加(jia)磨擦力(lì)同樣提(ti)高了端(duan)🏃‍♂️子接觸(chù)部的機(jī)🌈械穩定(ding)性，這是(shì)一個有(yǒu)利的因(yīn)素，因爲(wei)它減少(shao)了接觸(chù)💔面的潛(qián)在不穩(wěn)定性，降(jiàng)低了它(ta)在端子(zi)接觸面(mian)或其附(fù)♉近出現(xian)腐蝕性(xìng)物質或(huò)污染影(ying)響的敏(min)感程度(du)。增加正(zheng)向力使(shǐ)🌈得在端(duān)子彈性(xìng)🔴部上的(de)壓力變(bian)大，這樣(yang)反過來(lái)也對連(lián)接器殼(ke)體産生(sheng)一🔴個更(geng)高的壓(ya)⭕力，在連(lian)接器殼(ke)體上的(de)高壓力(li)導緻殼(ke)體更易(yi)發生變(biàn)形，這樣(yàng)可能影(yǐng)⭕響彈性(xing)部的固(gù)持位置(zhì)，進而影(ying)🌈響正向(xiàng)力。從這(zhè)一點來(lái)看，顯示(shì)出增加(jiā)正向力(li)總的來(lai)講🌈對連(lian)⛷️接性能(neng)産生不(bu)利影響(xiǎng)。

然而增(zeng)加正向(xiàng)力卻可(kě)以抵消(xiāo)這些不(bú)利影響(xiǎng)，正如✏️圖(tú)3所🌐示，接(jiē)❄️觸電阻(zǔ)随着正(zheng)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(jiē)觸面積(ji)增加，則(ze)💯接觸電(diàn)阻減小(xiao)。另外，接(jie)觸阻力(lì)的穩定(ding)性同🐕樣(yàng)通過兩(liǎng)☁️種影響(xiang)随着正(zhèng)向力的(de)增加而(er)增加。首(shou)先，增加(jia)磨擦力(li)提高了(le)接觸☔面(mian)的機械(xie)穩定性(xìng)，以及随(sui)🔆之産生(shēng)的對👌抗(kàng)✨端子接(jie)觸面不(bú)穩定的(de)阻力。其(qi)次，在端(duan)子區域(yù)裏的這(zhe)種增加(jiā)同樣提(ti)高了接(jie)觸面的(de)抗腐蝕(shí)能力。一(yi)個連接(jiē)器的“最(zuì)優化”正(zhèng)向力來(lai)自于較(jiao)高正向(xiàng)力🤟對機(jī)械性能(neng)所帶來(lái)的不利(li)影響與(yu)🙇‍♀️端子㊙️磨(mo)擦力有(yǒu)利影響(xiang)間的權(quan)衡。最小(xiao)正向力(lì)必須能(néng)夠保證(zhèng)氧化膜(mo)🔆之破壞(huài)和端子(zǐ)接觸面(mian)在不同(tóng)應用環(huán)境下的(de)穩定性(xing)。

三、材料(liào)性能和(hé)正向力(lì)

材料性(xing)能是決(jue)定端子(zi)正向力(lì)的基礎(chu)，假如把(ba)端子近(jin)似視爲(wei)一懸臂(bì)梁（梁的(de)一端爲(wei)固定支(zhi)座，另一(yi)端爲自(zi)🔞由端），如(rú)圖4，根據(ju)懸臂梁(liang)理論，可(kě)得到端(duan)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(cái)料彈性(xing)系數,W=端(duan)子寬度(du),T=端子厚(hou)度,L=端⁉️子(zǐ)長度

該(gai)等式包(bao)括三個(gè)要素﹕梁(liáng)位移、彈(dan)性系數(shu)和端子(zi)的幾🎯何(he)✊形狀，其(qi)中每個(ge)要素都(dou)是獨立(li)的。當材(cai)料選定(ding)後，材料(liao)厚⭕度T,材(cái)料的彈(dàn)性系數(shu)E即固定(dìng)不變，可(ke)以通🈚過(guò)改變端(duan)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(duan)子接觸(chu)面間的(de)電阻，以(yi)确保電(dian)力傳遞(dì)及信号(hao)傳遞的(de)穩定性(xìng)。

四、正向(xiang)力的損(sun)失

對于(yú)連接器(qi)的失效(xiao)，正向力(li)的損失(shī)，會造成(cheng)端子接(jie)觸界面(miàn)的機械(xie)穩定性(xing)降低。正(zhèng)向力損(sun)失主要(yao)有兩個(ge)方⭐面：永(yǒng)久變形(xing)和應力(li)松弛。

永(yong)久變形(xíng)是指端(duān)子梁由(yóu)于塑性(xìng)變形而(ér)偏離原(yuán)始位置(zhi)，查💜看公(gong)式1，永久(jiu)變形造(zào)成梁偏(pian)移D減少(shǎo)，因此正(zhèng)向力降(jiang)低。

對于(yú)偏移，有(you)一種是(shi)設計偏(piān)移的塑(su)性變形(xing)産生的(de)，還有一(yī)🌈種🔴是插(chā)拔過程(chéng)中的過(guò)應力，通(tōng)常是因(yin)爲不正(zhèng)确🏃‍♂️的插(chā)拔引起(qi)的。

應力(lì)松弛的(de)結果是(shi)應力的(de)減少，導(dǎo)緻正向(xiàng)力的減(jiǎn)☔少。端子(zi)在正🏒向(xiàng)力作用(yong)下會發(fā)生彈性(xìng)變形，産(chan)生内🧡應(yīng)力。懸臂(bì)梁上的(de)正🌐向力(li)F與應力(lì)σ間的計(ji)算公式(shi)如下：

（公(gong)式2）

公式(shi)表明了(le)任何的(de)應力減(jiǎn)少都會(huì)導緻正(zheng)向力的(de)減少。就(jiu)連接器(qi)而言，我(wǒ)們可以(yǐ)定義爲(wei)在連接(jiē)器使用(yong)期間，随(sui)着時👨‍❤️‍👨間(jiān)的⚽延續(xu)，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(shì)由于端(duan)子懸臂(bi)梁受到(dào)了因其(qi)配合偏(piān)移而産(chan)生的應(ying)👌力，而其(qí)所受正(zheng)向力♻️的(de)削減可(kě)看作是(shì)時間和(he)溫度雙(shuāng)重作用(yòng)的結果(guo)。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(míng)😘顯了。圖(tú)5論♉證了(le)其關系(xi)。當♻️懸臂(bi)梁位于(yu)其最大(dà)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(chí)是不可(ke)避免的(de)，隻能控(kong)制，應力(lì)松弛的(de)速度與(yu)設計選(xuǎn)擇的材(cái)料和施(shi)加的應(yīng)力以及(ji)應用的(de)環境溫(wēn)度相關(guan)，應力松(sōng)弛🔴依賴(lai)于時間(jian)和溫度(dù)。

圖5：溫度(du)與正向(xiàng)力關系(xi)

五、正向(xiang)力測試(shì)介紹

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

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

目(mù)的：測試(shi)連接器(qì)母端彈(dan)片的位(wèi)移-力對(dui)應值，就(jiù)是連接(jiē)器📐母端(duān)彈片下(xià)壓多少(shǎo)毫米對(dui)應的力(lì)值。

圖6：連(lián)接器插(chā)拔力試(shì)驗機

注(zhù)意就連(lian)接器組(zǔ)成的情(qíng)形而言(yan)，若測試(shì)方向受(shou)塑🔆膠㊙️本(běn)體🚶‍♀️屏蔽(bi)阻礙，則(ze)須破壞(huai)連接器(qì)塑膠本(běn)體，但是(shì)不要動(dòng)端🌍子原(yuan)始夾持(chi)固定性(xing)能爲原(yuán)則。

圖7：剖(pou)開的連(lián)接器

圖(tu)8:根據設(shè)計位移(yí)執行測(ce)試

圖9：繪(huì)制位移(yi)-力曲線(xiàn)圖

六.總(zong)結

綜述(shu)連接器(qì)正向力(li)是連接(jiē)器的重(zhòng)要參數(shu)之一，我(wo)們在設(she)計選✏️型(xing)的時候(hou)要關注(zhu)。連接器(qì)使用時(shí)其接觸(chu)可靠性(xìng)與正向(xiang)力成正(zheng)比，提高(gao)正向力(li)可以減(jian)小接觸(chù)電阻，可(ke)以改善(shan)連🤞接器(qi)振動時(shi)信号瞬(shun)斷問題(ti)，但是正(zhèng)向✌️力過(guò)大，将使(shǐ)連接器(qì)插拔力(lì)變🧑🏽‍🤝‍🧑🏻大，端(duān)子變㊙️形(xing)産生的(de)内應力(lì)對其疲(pí)勞壽命(mìng)也将産(chan)生不利(lì)影響。最(zui)優正向(xiàng)力取決(jué)于受影(ying)響因素(sù)的平衡(héng)。隻要能(néng)保證接(jiē)觸電阻(zǔ)和📐界面(mian)穩定的(de)要求，正(zheng)向力越(yuè)小越好(hao)。根據業(yè)界常用(yong)設㊙️計标(biao)準，鍍金(jīn)接觸區(qu)設計值(zhi)建議在(zài)50~100gf 。鍍錫表(biao)面作可(kě)分離界(jiè)面🙇🏻爲了(le)減少磨(mó)損腐蝕(shí)，會加大(dà)正向力(li)，設計值(zhí)一般要(yào)求高于(yú)150gf。選🏃擇合(hé)适的🌏材(cai)料和幾(ji)何📞形狀(zhuang)是基礎(chǔ)🙇🏻，設計時(shi)不斷調(diao)整參數(shù)，結合測(cè)試驗證(zhèng)，取的最(zuì)優正向(xiàng)力。

壯壯(zhuang)優選目(mù)前已積(ji)累了大(dà)量連接(jie)器DPA（物理(li)破壞性(xing)物💋理分(fen)析）分析(xi)經驗，通(tōng)過各種(zhǒng)技術手(shou)段，來識(shí)物料的(de)固有可(kě)靠性隐(yin)患和使(shi)用風險(xiǎn)，對物料(liao)的物理(li)可靠性(xìng)進行整(zheng)體評估(gū)，如⭐果您(nín)有連接(jie)器❌的認(rèn)證需求(qiu)，壯壯優(you)選可幫(bāng)助您進(jìn)行專業(ye)可靠的(de)分析。

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