随着連接(jie)器可靠性(xìng)要求越來(lái)越高，連接(jiē)器的端子(zǐ)作爲決定(ding)連接器電(diàn)力和信号(hào)傳輸性能(neng)的關鍵組(zǔ)件，往往是(shi)連接器設(she)計的㊙️重中(zhōng)之重。大家(jiā)一般對連(lián)⛱️接器的💛插(cha)拔力❓、保持(chí)力有所了(le)解，但是正(zhèng)向力作爲(wèi)連接器的(de)另一個關(guān)鍵性能指(zhi)标，往往大(dà)多數人不(bú)太了解。本(běn)文🈚将爲你(nǐ)詳細介紹(shao)什麽是“正(zheng)向力”。

一、正向力(lì)定義

正向力（英(yīng)文：Normal Force）主要來(lai)自于兩連(lian)接器插接(jiē)時插座的(de)端子梁✔️因(yīn)與插頭配(pèi)合産生的(de)位移，由該(gai)位移産生(shēng)的彈性恢(huī)複力就是(shì)端子🚩正向(xiang)力。

圖1：插針(zhēn)與插座配(pei)合示意圖(tú)（F表示正向(xiang)力）

圖(tú)2：端子受壓(yā)産生位移(yí)示意圖

二、正向(xiàng)力影響因(yīn)素

正(zhèng)向力與接(jie)觸電阻有(you)什麽關系(xi)了？從圖3我(wǒ)們可以🔴直(zhi)觀看出随(suí)着正向力(li)增大，接觸(chù)電阻變小(xiǎo)，在100g力時接(jiē)觸電阻趨(qu)于穩定，保(bǎo)持🚶在5mΩ。

圖3：正向力(li)和接觸電(diàn)阻

正(zheng)向力對于(yú)連接器的(de)影響是多(duō)個因素的(de)，包括插拔(ba)力，磨損，接(jiē)⭐觸彈性部(bù)上的壓力(li)（彈片應力(lì)），連接器殼(ké)體上的壓(ya)力（塑膠應(yīng)力），接觸電(diàn)阻。增加正(zheng)向力對以(yǐ)上前四項(xiàng)産生不利(li)影響，而隻(zhī)對一項産(chǎn)生緩和🈲因(yin)素。增加正(zheng)向力提‼️高(gāo)了磨擦力(li)，也增大了(le)插拔力及(ji)磨損率。緩(huan)和因素是(shì)增🐪加磨擦(cā)力同樣提(tí)高了端子(zi)接觸部的(de)👣機械穩定(ding)性，這是一(yī)個有利的(de)因🏒素，因爲(wei)它減少了(le)接觸面的(de)潛在不穩(wen)定性，降低(dī)了它在端(duan)🔅子接觸面(mian)或其附近(jìn)出現腐蝕(shi)性物質或(huo)污染影響(xiǎng)的敏感💞程(cheng)度。增加正(zheng)向力使得(de)在端子彈(dan)性部上的(de)壓力變大(dà)，這樣反過(guò)來也對連(lián)接器殼體(tǐ)産生一🔞個(gè)更高的壓(ya)🚶‍♀️力，在連接(jiē)器🔞殼體上(shang)的高壓力(lì)導緻殼體(tǐ)更易發生(sheng)變形，這樣(yang)可能影響(xiang)彈性部的(de)固持位置(zhi)，進而影🔆響(xiǎng)正向力。從(cóng)這一點來(lai)看，顯示出(chu)增加正💚向(xiang)力總的來(lái)講對連接(jie)性能産生(sheng)不利影響(xiang)。

然而(ér)增加正向(xiàng)力卻可以(yǐ)抵消這些(xie)不利影響(xiang)，正如圖🍉3所(suo)🆚示，接觸電(diàn)阻随着正(zhèng)向力增加(jia)而減少。增(zeng)加的正向(xiàng)力對接觸(chu)電阻大小(xiǎo)⛹🏻‍♀️的必然影(ying)響是，接觸(chù)面積增加(jia)，則🏃‍♀️接觸電(dian)阻減小。另(lìng)外，接觸阻(zu)力的穩定(dìng)性同樣通(tōng)過兩種影(ying)響随着正(zheng)向力的增(zeng)加而增加(jia)。首先✨，增加(jia)磨擦力提(tí)高了接觸(chu)🐕面的機械(xiè)穩定性，以(yǐ)及随之産(chǎn)生的對抗(kàng)端子接觸(chu)面不穩定(dìng)的阻力。其(qi)🐆次，在🏃🏻端子(zǐ)區域裏的(de)這💃🏻種增加(jia)🤟同樣提高(gao)了接觸面(miàn)的抗腐蝕(shi)能力。一個(gè)連接✏️器的(de)“最優化”正(zheng)向力☔來自(zì)于較高正(zhèng)向力對機(ji)械性能所(suo)帶來的不(bú)利影響與(yǔ)🈲端子磨擦(ca)力有利影(ying)響間的權(quán)衡。最小正(zhèng)向力必須(xū)能夠🔆保證(zheng)氧化膜之(zhī)破壞和端(duān)子接觸面(mian)在不同應(ying)用環🚩境下(xia)🛀🏻的穩定性(xing)。

三、材(cái)料性能和(hé)正向力

材料性(xing)能是決定(ding)端子正向(xiang)力的基礎(chu)，假如把端(duan)子近💚似視(shì)爲一懸臂(bì)梁（梁的一(yi)端爲固定(dìng)支座，另一(yi)端爲自♌由(you)端），如圖4，根(gen)據懸臂梁(liáng)理論，可得(dé)到端子的(de)正👉向力計(ji)算公式。

（公式1）

圖4：懸臂(bì)梁模型

其中D=梁(liang)位移量,E=材(cai)料彈性系(xì)數,W=端子寬(kuān)度,T=端子厚(hòu)度,L=端🔞子長(zhang)度

該(gāi)等式包括(kuo)三個要素(su)﹕梁位移、彈(dan)性系數和(he)端子的幾(jǐ)何㊙️形狀，其(qí)中每個要(yào)素都是獨(dú)立的。當材(cái)料選定💋後(hòu)，材料厚度(dù)T,材料的彈(dan)性系數E即(ji)固定不變(bian)，可以通過(guò)改變端子(zi)的幾何形(xíng)狀來調整(zhěng)正向力的(de)大小，并進(jìn)而控制端(duān)子接觸面(mian)間的電阻(zǔ)，以确保電(diàn)力傳遞⭐及(ji)信号傳遞(di)💚的穩定性(xìng)。

四、正(zheng)向力的損(sǔn)失

對(dui)于連接器(qì)的失效，正(zhèng)向力的損(sǔn)失，會造成(chéng)端子接觸(chu)界面的機(ji)械穩定性(xìng)降低。正向(xiàng)力損失主(zhu)要有兩個(gè)方面：永久(jiu)變形和應(yīng)力松弛。

永久變(bian)形是指端(duan)子梁由于(yu)塑性變形(xing)而偏離原(yuan)始👨‍❤️‍👨位✌️置，查(chá)看公式1，永(yǒng)久變形造(zao)成梁偏移(yí)D減少，因此(ci)正向力降(jiàng)低。

對(duì)于偏移，有(yǒu)一種是設(shè)計偏移的(de)塑性變形(xing)産生的，還(hai)有一種是(shì)插拔過程(cheng)中的過應(yīng)力，通常是(shì)因爲不♋正(zhèng)确的插拔(ba)引起的。

應力松(sōng)弛的結果(guǒ)是應力的(de)減少，導緻(zhì)正向力的(de)減少🌈。端子(zǐ)在🐕正向力(lì)作用下會(hui)發生彈性(xing)變形，産生(sheng)内應力。懸(xuan)臂♊梁上的(de)正🚶‍♀️向力🈲F與(yu)應力σ間的(de)計算公式(shì)如下：

（公式2）

公式表明(míng)了任何的(de)應力減少(shǎo)都會導緻(zhi)正向力的(de)減少。就連(lián)接器而言(yán)，我們可以(yi)定義爲在(zai)連接器使(shǐ)用期間，随(sui)⛱️着時間的(de)🔞延續，正向(xiang)力會以一(yi)持續的偏(pian)差而削減(jiǎn)。換句話說(shuō)，僅僅是由(yóu)于端子懸(xuán)臂梁受到(dao)了因其配(pèi)合偏移而(er)産生的應(yīng)😘力，而其所(suo)受正向力(lì)的削減可(kě)看作是時(shí)間和溫度(du)雙重作用(yong)的結果。當(dāng)連接器的(de)工作溫度(dù)升高，此時(shí)應力松弛(chi)就更爲明(ming)顯了。圖5論(lùn)證了其關(guān)系。當懸臂(bì)梁位于其(qi)最大偏差(cha)0.005 英寸時，在(zài)96小時内，正(zhèng)✨向力會随(sui)着溫度的(de)💃🏻升高而減(jian)小。

應(yīng)力松弛是(shì)不可避免(miǎn)的，隻能控(kong)制，應力松(sōng)弛的速🚶度(dù)與設計選(xuan)擇的材料(liao)和施加的(de)應力以及(jí)應用的環(huan)境溫度相(xiàng)關，應力❄️松(song)弛依賴于(yú)時間和溫(wen)度。

圖(tú)5：溫度與正(zheng)向力關系(xì)

五、正(zheng)向力測試(shì)介紹

正向力測(ce)試參照标(biao)準EIA-364-04（Normal Force Test Procedure for Electrical Connectors）。

常(cháng)用測試設(she)備：連接器(qì)插拔力試(shi)驗機。

目的：測試(shì)連接器母(mu)端彈片的(de)位移-力對(dui)應值，就是(shì)連接器母(mu)端彈片下(xià)壓多少毫(hao)米對應的(de)力值。

圖6：連接器(qì)插拔力試(shì)驗機

注意就連(lián)接器組成(chéng)的情形而(ér)言，若測試(shì)方向受塑(sù)膠本體屏(ping)蔽阻礙，則(zé)須破壞連(lián)接器塑膠(jiāo)本體，但是(shì)不要動端(duān)子原始夾(jiá)持固🔞定性(xìng)能爲原則(zé)。

圖7：剖(pou)開的連接(jiē)器

圖8:根據(ju)設計位移(yí)執行測試(shi)

圖9：繪(hui)制位移-力(lì)曲線圖

六.總結(jié)

綜述(shù)連接器正(zhèng)向力是連(lián)接器的重(zhòng)要參數之(zhi)一，我們在(zài)設計選型(xíng)的時候要(yào)關注。連接(jiē)器使用時(shi)其接觸可(kě)靠性與正(zheng)向力成正(zheng)比，提高正(zhèng)向力可以(yi)減小接觸(chù)電阻，可以(yi)改善連接(jie)器振動時(shi)信号瞬斷(duàn)問題，但是(shì)正向力過(guò)大，将使連(lian)接器插拔(ba)力變大，端(duān)子變形産(chan)生的内應(yīng)力對其疲(pí)勞壽命也(ye)将産生不(bú)利影響。最(zui)優正向力(lì)取決于受(shou)影響因素(su)的平衡。隻(zhi)💘要能保證(zhèng)接觸電阻(zu)和界面穩(wen)定的要求(qiú)，正向力越(yuè)小越好。根(gēn)據業界常(cháng)用設計标(biāo)準，鍍金接(jie)觸區設計(jì)值建議在(zài)50~100gf 。鍍錫表面(miàn)作可分離(li)界面爲了(le)減少磨損(sun)腐蝕，會加(jia)大正向力(lì)，設計值一(yī)☎️般要求高(gao)于150gf。選擇合(he)适的♉材料(liao)和幾何形(xing)狀是基礎(chǔ)，設計時不(bú)斷調整參(cān)數，結合測(ce)試驗證，取(qu)的最優正(zheng)向力。

壯壯優選(xuan)目前已積(ji)累了大量(liàng)連接器DPA（物(wu)理破壞性(xing)物理分析(xī)）分析經驗(yàn)，通過各種(zhong)技術手段(duan)，來識物料(liào)的固有可(ke)靠性隐患(huan)🍓和使用風(fēng)險，對物料(liao)的物理可(kě)靠性進行(hang)整體📐評估(gū)，如果您有(yǒu)連接器的(de)認證需求(qiú)🤩，壯壯優選(xuan)可幫助您(nín)進行專業(yè)可靠的分(fèn)析。

來(lai)自網絡素(sù)材