随着連接(jiē)器可靠性要求越(yue)來越高，連接器的(de)端子作爲決🐕定連(lian)接器電力和信号(hao)傳輸性能的關鍵(jiàn)組件，往往是💞連接(jie)🈲器設計的重中之(zhī)重。大家一般對連(lian)接器的♈插拔力、保(bǎo)持力有所了♋解，但(dan)是正向力作爲連(lian)接器的另一個關(guan)鍵性能指🙇‍♀️标，往往(wang)大多數人不太了(le)解。本文将爲你詳(xiáng)細✊介紹什麽是“正(zhèng)向力”。

一、正向力定義(yì)

正(zheng)向力（英文：Normal Force）主要來(lai)自于兩連接器插(cha)接時插座的🔴端🚶‍♀️子(zǐ)梁因與💃插頭配合(he)産生的位移，由該(gāi)位移産生的彈性(xìng)恢複力就是端子(zǐ)正向力。

圖1：插針與插座(zuò)配合示意圖（F表示(shì)正向力）

圖2：端子受壓産生(shēng)位移示意圖

二、正向(xiàng)力影響因素

正向力(li)與接觸電阻有什(shi)麽關系了？從圖3我(wǒ)們可以直觀看出(chū)随着正向力增大(da)，接觸電阻變小，在(zai)100g力時接觸電阻趨(qū)于穩定，保持在5mΩ。

圖3：正向力(li)和接觸電阻

正向力(lì)對于連接器的影(ying)響是多個因素的(de)，包括插拔力，磨損(sǔn)，接觸彈性部上的(de)壓力（彈片應力），連(lián)接器殼體上的💞壓(yā)力（塑膠應力♌），接觸(chù)電阻。增加正向力(li)對以上前四項産(chan)生不利⚽影響，而隻(zhī)對一項産生緩和(he)🥰因素。增加🈚正向力(li)提高了磨擦力，也(yě)增大🔞了插拔力💔及(jí)磨損率。緩和因素(su)是增💋加磨擦力同(tong)樣提高了端子接(jiē)觸部的🌍機械穩定(ding)性，這是一個有利(li)的因素，因💜爲它減(jian)少了接觸面的潛(qián)在不穩定🚩性，降低(dī)了它在端💯子接觸(chù)面或其附💃近出現(xian)腐蝕性物質或污(wū)染影響的敏感程(cheng)度。增加正向力使(shǐ)得在端子彈性部(bù)上的壓力變大，這(zhe)樣反過來也對連(lián)接器殼♻️體産生一(yī)👌個更高的壓力，在(zài)連接器殼體上的(de)高壓力導緻殼體(ti)更易發生變形，這(zhè)樣可能影響彈性(xìng)部的固持位置，進(jìn)而影響正向力。從(cóng)這一點來看，顯🔆示(shi)出增加正向力總(zong)的來講對連👅接性(xìng)能産生不利影響(xiǎng)。

然(ran)而增加正向力卻(que)可以抵消這些不(bú)利影響，正如💯圖3所(suo)示，接觸電阻随着(zhe)正向力增加而減(jian)少。增加的正向💘力(li)對接觸電阻大小(xiao)的必然影響是，接(jie)觸面積♋增加，則接(jiē)觸電阻減小。另外(wai)，接觸阻力的穩定(dìng)性同樣通過兩♻️種(zhǒng)影響随着正向力(lì)⭐的增加而增加。首(shou)先，增加磨擦力提(tí)高了接觸面的機(ji)械穩定性，以及随(sui)之産生的對抗端(duān)子接觸面不穩定(ding)的阻力。其次，在端(duan)子區域🏃‍♂️裏的這種(zhǒng)增加同樣提高♻️了(le)接觸面的抗腐蝕(shí)能力。一個連接器(qi)的“最優化”正向力(lì)🐕來自于較🙇‍♀️高正向(xiang)力🔞對機械性能所(suo)帶來🛀的不利影響(xiǎng)與端子磨擦力有(you)利影響間的權衡(heng)。最小正向力必須(xu)能夠💘保證氧化膜(mó)之破壞和端子接(jie)觸面在不同應用(yòng)環境下的穩定性(xing)。

三(sān)、材料性能和正向(xiang)力

材料性能是決定(ding)端子正向力的基(jī)礎，假如把端子近(jìn)似視爲一懸臂梁(liáng)（梁的一端爲固定(dìng)支座，另一端爲自(zi)💯由端👈），如圖💜4，根據懸(xuán)臂梁理論，可得到(dào)端子的正向力計(ji)算公式。

（公式1）

圖4：懸臂梁模型(xíng)

其(qí)中D=梁位移量,E=材料(liào)彈性系數,W=端子寬(kuan)度,T=端子厚度,L=端子(zi)長度

該等式包括三(sān)個要素﹕梁位移、彈(dan)性系數和端子的(de)幾何形狀，其中每(mei)個要素都是獨立(lì)的。當材料選定後(hòu)，材料厚度T,材料的(de)彈性系數E即固定(ding)不變，可以通✔️過改(gǎi)變端子的幾何形(xing)狀來調整正向力(lì)的大小，并❄️進而控(kong)制⭐端子接觸面間(jiān)的電阻，以确保電(dian)力傳遞及信号傳(chuan)遞💜的穩定性。

四、正向(xiàng)力的損失

對于連接(jiē)器的失效，正向力(lì)的損失，會造成端(duān)子接⛷️觸🌈界面的機(ji)械穩定性降低。正(zhèng)向力損失主要有(you)兩個方‼️面：永久變(bian)♋形和應力松弛。

永久(jiǔ)變形是指端子梁(liang)由于塑性變形而(ér)偏離原始位置❗，查(cha)💋看🌈公式1，永久變形(xing)造成梁偏移D減少(shǎo)，因此正向力降低(di)。

對(dui)于偏移，有一種是(shi)設計偏移的塑性(xing)變形産生的，還有(you)❄️一種是插拔過程(cheng)中的過應力，通常(cháng)是因爲不正确的(de)插拔引起的。

應力松(song)弛的結果是應力(lì)的減少，導緻正向(xiàng)力的減⭐少。端🔞子🔞在(zài)正⭐向力作用下會(huì)發生彈性變形，産(chan)生内應力。懸臂梁(liang)上的正向力F與應(yīng)力σ間的計算公式(shi)如下：

（公式2）

公式表明了(le)任何的應力減少(shao)都會導緻正向力(li)的減少💜。就連接器(qì)而言，我們可以定(dìng)義爲在連接器使(shǐ)用期🎯間，随着時間(jiān)的延續🌍，正向力會(hui)以一持續的偏♌差(cha)而削減。換句話說(shuō)，僅僅是由于端子(zǐ)懸臂梁受到了因(yīn)其配合偏移而産(chǎn)生的應力，而其所(suo)受正向力的削減(jiǎn)可看作是時間和(hé)溫度雙重作用的(de)結果。當💞連接器的(de)工作⭐溫度升高，此(cǐ)時應力松弛就更(gèng)爲明顯了。圖5論證(zheng)了其關系。當懸臂(bì)梁位于其最大偏(pian)差0.005 英寸時，在96小時(shi)内，正向力會随着(zhe)溫度的升高而減(jian)🌈小。

應力松弛是不可(ke)避免的，隻能控制(zhi)，應力松弛的速度(dù)與設計選擇的材(cái)料和施加的應力(li)以及應用的環境(jing)溫度相關，應力松(sōng)弛依賴于時間和(hé)溫度。

圖(tu)5：溫度與正向力關(guan)系

五、正向力測試介(jiè)紹

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

常用測試設備(bei)：連接器插拔力試(shì)驗機。

目的：測試連接(jiē)器母端彈片的位(wèi)移-力對應值，就是(shì)連接器母✂️端彈片(piàn)下壓多少毫米對(duì)應的力值。

圖6：連接器(qì)插拔力試驗機

注意(yì)就連接器組成的(de)情形而言，若測試(shi)方向受塑膠本體(tǐ)屏♍蔽阻礙，則須破(pò)壞連接器塑膠本(běn)體，但是😍不要動端(duan)子原始夾持固定(dìng)性能爲原則。

圖7：剖開(kāi)的連接器

圖8:根據設計(jì)位移執行測試

圖9：繪制位(wèi)移-力曲線圖

六.總結(jié)

綜(zong)述連接器正向力(lì)是連接器的重要(yao)參數之一，我㊙️們在(zài)設💁計選⭕型的時候(hòu)要關注。連接器使(shi)用時其接觸可靠(kào)性與正向力成正(zhèng)❤️比，提高正向力可(ke)以減小接觸電阻(zu)，可以改善連🚶‍♀️接器(qì)振動時信号瞬斷(duàn)問題♻️，但是正向力(li)過大，将使連接器(qi)插拔力變大，端子(zǐ)變形産生的内應(ying)力對其疲🛀勞壽命(ming)也将産生不利影(yǐng)響。最優正向力取(qǔ)決于受影響因素(sù)的平衡。隻👄要能保(bǎo)證接觸電阻和界(jiè)面穩定的要求，正(zhèng)向力越小越🤟好。根(gen)據業界常用設🙇🏻計(jì)标準，鍍金接觸區(qū)設計值建議在50~100gf 。鍍(dù)錫🔴表面作可分離(li)界面爲了減少磨(mo)損腐蝕👅，會加大正(zhèng)向力，設計值一✔️般(bān)要求高于150gf。選擇合(hé)适的材料和幾何(hé)形狀是基礎，設計(ji)時不斷調整參數(shù)，結🔴合測試驗證，取(qu)的最優正㊙️向力。

壯壯(zhuàng)優選目前已積累(lèi)了大量連接器DPA（物(wù)理破壞性物理分(fèn)析）分♊析經驗，通過(guo)各種技術手段，來(lai)識物料的固有可(kě)靠性隐患✏️和使用(yong)風險，對物料的物(wù)理可靠性進行整(zhěng)體評估，如果您有(you)🛀🏻連接器的認證需(xu)求，壯壯優選可幫(bang)助您進行專業可(kě)靠的分析。

來自網絡(luò)素材