连接器力学性能分析及设计

1、連接器力學性能分析及設計 Product Development Dept.By Well Wen 2004.06.03連接器結構設計連接器結構設計1.Patent Analysis2.Normal Force Design3.Maximum Stresses Analysis4.Stress Relaxation Design5.Material Selection6.Electroplating7.Low Level Contact Resistance Design8.Retension Force Design9.Warpage Analysis of Housing10.Coplan

2、arity Design for SMT type Connector連接器設計指標連接器設計指標針對連接器設計，合理的設計流程及設計指標(結構應力,赫茲應力.)是減少連接器設計Risk及Try & Error很好的工具,再搭配電腦輔助工程(Computer Aided Engineering,CAE)技術可減少開發時間,設變費用及做有效的DFMEA(De-sign Failure Mode & Effects Analysis).傳統連接器設計指標是“正向力”.高頻連接器設計指標是“赫茲應力”(時域).高速連接器設計指標是“S參數”(頻域). 正向力正向力(Normal Fo

3、rce)正向力:接觸力垂直於兩個表面,因此又稱“正向力”.其與導電 度,磨耗性,插拔力有關.一般鍍錫鉛表面要求約為200 g,鍍金表面約為100g. Normal Force懸臂樑懸臂樑(Cantilever Beam) F=yEbh/4LFFhbLLxy=Mh/2I=6FL/bhI=bh/12符號解釋符號解釋 :F:正向力(N):最大表面應力(MPa)E:彈性常數(MPa)M:力矩(Nm)I:慣性矩(mm4)L:板長(mm)h:板厚(mm)b:板寬(mm)y:位移(mm)懸臂樑分析懸臂樑分析(Analysis of ACantilever Beam)nP = 100 N nQ = 1 MPa

4、 nE = 200,000 Mpa nn = 0.3 懸臂樑的實體模型產生網格有限元素網格上的負載結構變位圖x方向正應力分佈圖（x-y平面）x方向正應力分佈圖（x-z平面）材料的應力應變關係有限元素分析有限元素分析(Finite Element Analysis)收歛收歛E. SizeElementsNodesUtip620660.1702675481170.1710424901920.17180231603150.17257324507440.1734671.5112016400.1741551.2225030600.1747131360046970.1751700.9562870720.1

5、755830.8780095760.1759570.1690.1700.1710.1720.1730.1740.1750.1760.1770500010000No. of NodesDisplacement at Tip將物體切割為有限數量的元素去模擬逼近實際物件的行為.實體是無限個自由度;模擬是有限個自由度.應力應力(Stress)應變應變(Strain)曲線圖曲線圖應變應力彈性材料的應力應變曲線應變應力塑性材料的應力應變曲線赫茲應力赫茲應力(Hertz Stress)赫茲應力:以微觀之A-Spot為基礎搭配接觸型態與接觸面積之接觸應力.其與導電集中度,磨耗性有關.FFLLRhbRhb=(1-E1)/(1-E2)c=0.798(F/2Rb)符號解釋符號解釋 :F:正向力(N)c:赫茲應力(MPa)E:彈性常數(MPa)R:曲率半徑(mm)L:板長(mm)h:板厚(mm)b:板寬(mm):材料係數比結論結論1.正向力仍