随着連接(jie)器可靠性要求越(yue)來越高，連接器的(de)端子🔴作爲決定❓連(lián)接器電力和信号(hao)傳輸性能的關鍵(jian)組件，往往是連接(jie)器設計的重中之(zhī)重。大家一般對連(lián)接器的🚶插拔力🌏、保(bǎo)持力🚩有所了解，但(dàn)是正向力作爲連(lian)接器的另一個關(guān)鍵性能指标，往往(wang)大多數人不太了(le)解。本文将爲你詳(xiang)細介紹什麽是“正(zheng)向力”。

一、正向力定義(yi)

正(zheng)向力（英文：Normal Force）主要來(lái)自于兩連接器插(cha)接時插座的端子(zi)梁因♉與插頭配合(hé)産生的位移，由該(gāi)位移産生的彈性(xing)恢複力就是端子(zi)正向力。

圖1：插針與插座(zuò)配合示意圖（F表示(shi)正向力）

圖2：端子受壓産生(shēng)位移示意圖

二、正向(xiang)力影響因素

正向力(lì)與接觸電阻有什(shí)麽關系了？從圖3我(wǒ)們可以直觀看出(chū)‼️随着正向力增大(dà)，接觸電阻變小，在(zài)100g力時接觸🛀🏻電阻趨(qū)于⛹🏻‍♀️穩定，保持🚩在5mΩ。

圖3：正向力(lì)和接觸電阻

正向力(li)對于連接器的影(yǐng)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(lian)接器殼體上的壓(ya)力（塑膠應力），接觸(chù)電阻。增加正向力(lì)對以上前四項産(chan)生不利影響，而隻(zhi)對一項産生緩和(hé)🐅因素。增加🌈正向力(li)提🔞高了磨擦力，也(yě)增大了插拔力及(ji)磨損率。緩和因素(sù)是增加磨擦力同(tong)🙇‍♀️樣提高了端子接(jiē)觸部的機械穩定(dìng)性，這是一個有利(lì)的因素，因爲它減(jian)少了接觸面的潛(qian)在不穩定☂️性，降低(dī)了它在端子接觸(chù)面或其附✨近出現(xiàn)腐蝕性物質或污(wū)染影響的敏感📱程(chéng)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(lian)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(zhe)樣可🚶能影響彈性(xing)部的固持位🔴置，進(jin)而影響正向力。從(cong)這一點來🥵看，顯示(shi)出增加正向力總(zong)的來講♋對連接性(xing)能産生不利影響(xiǎng)。

然(rán)而增加正向力卻(què)可以抵消這些不(bu)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(jie)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(jī)械穩定性，以及随(sui)之産生的對抗端(duan)子接觸面不穩定(dìng)的阻力。其🌍次，在端(duān)子區域🈲裏的這種(zhǒng)增加同樣提高了(le)接觸面的抗腐㊙️蝕(shi)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(xiang)與端子磨擦力有(you)利影響間的權衡(héng)。最小正向力✉️必須(xū)能夠✔️保證氧化膜(mo)之破壞和端子接(jie)觸面在不同應用(yòng)環境下的穩定性(xìng)。

三(san)、材料性能和正向(xiang)力

材料性能是決定(dìng)端子正向力的基(ji)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(xuan)臂梁理論，可得到(dao)端子的正❓向力計(jì)算公式。

（公式1）

圖4：懸臂梁模型(xing)

其(qi)中D=梁位移量,E=材料(liao)彈性系數,W=端子寬(kuān)度,T=端子厚度,L=端子(zǐ)長度

該等式包括三(sān)個要素﹕梁位移、彈(dàn)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(hou)，材料厚度T,材料的(de)彈性系數E即固定(dìng)不變，可以通過改(gai)變♍端子的幾何形(xíng)✔️狀來調整正向力(li)的大小，并進而控(kòng)制端子接觸面間(jian)的電阻，以确保🈚電(dian)力傳遞及信号傳(chuán)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(duan)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(liáng)由于塑性變形而(er)偏離原始位置，查(cha)看公♈式1，永久變形(xíng)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(shì)設計偏移的塑性(xing)變形産生的，還有(yǒu)一種💔是插拔過程(chéng)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(xiang)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(liáng)上的正⛷️向力F與應(ying)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(shǎo)都會導緻正向力(lì)的減少。就連接器(qi)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(chà)而削減。換句話說(shuō)，僅僅是由于端子(zǐ)懸臂梁受到❄️了因(yin)其配合偏移而産(chǎn)生的應力，而其所(suǒ)受正向力的削減(jiǎn)可看作是時間和(he)溫度雙重作用的(de)結果。當😍連接器的(de)工作溫度升高，此(ci)時應力松弛就更(gèng)爲明顯了。圖5論證(zhèng)了其👉關系。當🚶‍♀️懸臂(bi)梁位于其最大偏(piān)差♊0.005 英寸時，在96小時(shí)内，正向力會随着(zhe)溫度的⭐升高而減(jiǎn)🌈小。

應力松弛是不可(kě)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(he)溫度。

圖(tú)5：溫度與正向力關(guan)系

五、正向力測試介(jie)紹

正向力測試參照(zhào)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(jie)器母端彈片的位(wèi)移-力對應值，就是(shi)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(qi)插拔力試驗機

注意(yi)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(kai)的連接器

圖8:根據設計(ji)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(li)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(shǐ)用時其接觸可靠(kào)性與正向力成正(zheng)👅比，提高正向力可(ke)以減小接觸電阻(zǔ)，可以改善連接器(qì)振動時信号瞬斷(duan)問題，但是正向力(lì)過大，将🍓使連接器(qì)插拔力變大，端子(zǐ)變形産生的内應(ying)力對其疲勞壽命(mìng)也将産生不利影(ying)🛀🏻響。最優正向力取(qǔ)決于受影響因素(su)的平衡。隻要能🌂保(bao)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(qu)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(mó)損腐蝕🐪，會加大正(zheng)向力，設計值一般(ban)要求高于150gf。選擇合(hé)适的材料和幾何(hé)形狀是基礎💯，設計(jì)時不斷調整參數(shù)，結合測試驗證，取(qu)的最優正向力。

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