随着連(lián)接器可靠性(xìng)要求越來越(yuè)高，連接器的(de)端子💯作爲決(jue)定連接器電(diàn)力和信号傳(chuan)輸性能的關(guan)鍵組件，往往(wang)是連接器設(she)計的重中之(zhī)重。大家一般(ban)對連接器的(de)插拔力、保持(chi)力有所了🙇🏻解(jie)，但是正向力(li)作爲🌈連接器(qì)的另一個關(guān)鍵性能指标(biāo)，往往大🛀🏻多數(shù)人不太了解(jie)。本文将爲你(nǐ)詳細介紹什(shí)麽是“正向力(lì)”。

一、正向力(lì)定義

正向(xiàng)力（英文：Normal Force）主要(yào)來自于兩連(lian)接器插接時(shí)插座的端子(zi)梁㊙️因與插頭(tou)配合産生的(de)位移，由該位(wèi)移産生的彈(dan)性恢複力就(jiu)是端子正向(xiang)力。

圖1：插(chā)針與插座配(pei)合示意圖（F表(biǎo)示正向力）

圖2：端子(zi)受壓産生位(wèi)移示意圖

二、正向力影(yǐng)響因素

正(zhèng)向力與接觸(chu)電阻有什麽(me)關系了？從圖(tu)3我們可以直(zhi)觀看出随着(zhe)正向力增大(dà)，接觸電阻變(bian)小，在100g力時接(jie)觸電阻趨于(yu)🤩穩定，保持🔞在(zai)5mΩ。

圖3：正(zheng)向力和接觸(chu)電阻

正向(xiang)力對于連接(jie)器的影響是(shi)多個因素的(de)，包括插拔力(lì)，磨損，接觸彈(dan)性部上的壓(ya)力（彈片應力(li)），連接器殼體(tǐ)💜上的壓力（塑(su)膠🤞應力），接觸(chu)電阻。增加正(zhèng)向力對以上(shàng)前🏒四項産生(shēng)不利影響，而(ér)隻對一項産(chǎn)生緩和因素(su)。增加正向力(lì)提高了磨擦(cā)力，也增大了(le)插拔力及磨(mo)損率。緩和因(yin)素是增加磨(mo)擦力同樣提(tí)高了端子接(jiē)觸部的機械(xiè)穩定性，這是(shì)一個有利的(de)因素，因爲它(tā)減少了接觸(chu)面的潛🌈在不(bú)穩定🔴性，降低(di)了它在端🔱子(zǐ)接觸面或其(qí)附近出現腐(fǔ)蝕性物質或(huò)污染影響的(de)敏感程度。增(zēng)加正向力使(shǐ)得在端子彈(dan)性部上的壓(ya)力變大，這樣(yang)反過來🙇🏻也對(duì)連接器殼體(ti)産生一🏃個更(gèng)高的壓力，在(zài)連接器❄️殼體(tǐ)上的高壓力(lì)導緻殼體更(gèng)易發生變形(xing)，這樣可能影(yǐng)響彈性部的(de)固持位置，進(jìn)而影響正向(xiàng)力。從這一點(dian)來看，顯示出(chu)增加正向力(li)總的來講對(duì)連接性能産(chǎn)生不利影響(xiang)。

然而增加(jia)正向力卻可(kě)以抵消這些(xiē)不利影響，正(zhèng)如✌️圖❄️3所示，接(jie)👅觸電阻随着(zhe)正向力增加(jia)而減少。增加(jia)的正向力對(dui)接觸電阻大(da)小的必然影(yǐng)響是，接觸面(miàn)積增加，則接(jie)觸電阻減小(xiao)。另外，接觸阻(zu)力的穩定性(xing)同樣通過兩(liǎng)種影響随着(zhe)正向力🔞的增(zeng)加而🥰增加。首(shǒu)先👅，增加磨擦(cā)力⛷️提高了接(jie)觸面的機械(xie)穩🔱定性，以及(ji)随之産生的(de)對抗✂️端子接(jie)觸面不穩定(dìng)的阻力。其次(cì)，在☔端子區域(yu)裏的這種增(zeng)加同樣提高(gāo)了接觸面的(de)抗腐♉蝕能力(lì)。一個連接器(qi)的“最優化”正(zhèng)向🔞力來自于(yú)較高正向力(lì)對機械性能(néng)‼️所帶來的不(bu)利影響與端(duan)子⁉️磨擦力有(you)利影響間的(de)權衡。最小正(zheng)向力必須能(neng)夠🚶保證氧化(hua)膜之破壞和(he)端子接觸面(mian)在不同應用(yong)環境下的穩(wěn)定性。

三、材(cái)料性能和正(zheng)向力

材料(liào)性能是決定(dìng)端子正向力(lì)的基礎，假如(ru)把端子近似(si)視爲一懸臂(bi)梁（梁的一端(duan)爲固定支座(zuo)，另一端爲自(zì)由端），如圖4，根(gen)據懸臂💯梁理(li)論，可得到端(duan)子的正向力(lì)計㊙️算公式。

（公式1）

圖4：懸臂梁模(mo)型

其中D=梁(liáng)位移量,E=材料(liao)彈性系數,W=端(duān)子寬度,T=端子(zǐ)厚度,L=端子長(zhang)度

該等式(shi)包括三個要(yao)素﹕梁位移、彈(dan)性系數和端(duān)子的幾何形(xing)狀，其中每個(ge)要素都是獨(dú)立的。當材料(liào)選定後，材料(liao)厚度T,材料的(de)💛彈性系數E即(jí)固定不變，可(ke)以通過改變(bian)端子的幾何(he)形狀來調整(zheng)正向力的大(dà)小，并進而控(kong)制端子接觸(chu)面間的電㊙️阻(zǔ)，以确保電力(li)傳遞及信号(hào)傳遞的穩定(ding)性。

四、正向(xiang)力的損失

對于連接器(qi)的失效，正向(xiàng)力的損失，會(hui)造成端子接(jiē)觸界面👄的機(jī)械穩定性降(jiàng)低。正向力損(sun)失主要有兩(liǎng)⛹🏻‍♀️個方面：永久(jiu)變形和應力(li)松弛。

永久(jiǔ)變形是指端(duan)子梁由于塑(su)性變形而偏(pian)離原始位置(zhì)，查看公👉式1，永(yǒng)久變形造成(cheng)梁偏移D減少(shǎo)，因此正向力(lì)⚽降低。

對于(yú)偏移，有一種(zhǒng)是設計偏移(yi)的塑性變形(xíng)産生的，還👣有(yǒu)🌐一種是🈲插拔(bá)過程中的過(guò)應力，通常是(shi)因爲不正确(que)的插♋拔引起(qǐ)的。

應力松(song)弛的結果是(shì)應力的減少(shao)，導緻正向力(lì)的減少。端子(zǐ)在正🈲向力作(zuò)用下會發生(shēng)彈性變形，産(chǎn)生内應力。懸(xuan)臂梁上的正(zhèng)向力F與應力(lì)σ間的計算公(gōng)式如💃下：

（公(gōng)式2）

公式表(biǎo)明了任何的(de)應力減少都(dou)會導緻正向(xiàng)力的減少。就(jiu)🌈連接🛀🏻器而言(yán)，我們可以定(ding)義爲在連接(jiē)器使用期間(jiān)，随着時間的(de)🚶‍♀️延續，正向力(li)會以一持續(xù)的偏差而削(xue)減。換句話說(shuō)，僅僅是由于(yu)端子懸臂梁(liang)受到🏃🏻了因其(qi)配合偏移而(er)産生的應力(lì)，而其所受正(zheng)向力💔的削減(jiǎn)可看作是時(shi)間和溫度雙(shuāng)重作用的結(jie)果。當連接器(qi)的工㊙️作溫度(du)升高，此時應(yīng)力松弛就更(gèng)爲明顯了。圖(tu)5論⛷️證了其關(guān)系。當懸臂梁(liang)位于其最大(dà)偏差0.005 英寸時(shí)，在96小時内，正(zhèng)♈向力會随着(zhe)溫度的升高(gao)而減小。

應(yīng)力松弛是不(bu)可避免的，隻(zhī)能控制，應力(li)松弛的速度(du)與設計選擇(zé)的材料和施(shī)加的應力以(yǐ)及應用的環(huan)境🆚溫度相關(guan)🚩，應力松弛依(yi)賴于時間和(he)溫度。

圖5：溫度與正(zheng)向力關系

五、正向力測(ce)試介紹

正(zheng)向力測試參(cān)照标準EIA-364-04（Normal Force Test Procedure for Electrical Connectors）。

常(chang)用測試設備(bèi)：連接器插拔(ba)力試驗機。

目的：測試連(lián)接器母端彈(dàn)片的位移-力(lì)對應值，就是(shì)連接器母端(duān)彈片下壓多(duō)少毫米對應(ying)的力值。

圖(tú)6：連接器插拔(ba)力試驗機

注意就連接(jie)器組成的情(qíng)形而言，若測(ce)試方向受塑(sù)膠本體屏蔽(bì)阻礙，則須破(pò)壞連接器塑(sù)膠本體，但是(shì)不要動端子(zi)原始夾持固(gu)定性能爲原(yuán)則。

圖7：剖開(kai)的連接器

圖8:根據設(she)計位移執行(hang)測試

圖9：繪制位移(yi)-力曲線圖

六.總結

綜(zong)述連接器正(zhèng)向力是連接(jiē)器的重要參(cān)數之一，我們(men)在設計選型(xing)的時候要關(guan)注。連接器使(shi)用時其接🔞觸(chu)可靠性與正(zhèng)向力成正🏒比(bǐ)，提高正向力(lì)可以減小⭐接(jie)觸電☁️阻，可以(yi)改善連🐅接器(qì)振動時信号(hao)瞬斷問題，但(dan)是正向力過(guo)大，将使連接(jiē)器插拔力變(biàn)🏃大，端子變形(xing)産生的内應(ying)力對其疲🔆勞(lao)壽命也将産(chan)生不利影響(xiang)。最優正向力(lì)✏️取決于受影(yǐng)響因素的平(píng)衡。隻要能保(bao)證接觸電阻(zu)和界面穩定(dìng)的要求，正向(xiàng)力越小越好(hao)☀️。根據業界常(cháng)用設計标準(zhǔn)，鍍金接觸🌈區(qū)設計值建議(yì)在50~100gf 。鍍錫表面(miàn)作可分離界(jie)面😄爲了減少(shǎo)磨損腐蝕，會(hui)加大正向力(lì)，設計值一般(ban)要求高于150gf。選(xuan)擇合适的👈材(cai)料和幾何形(xing)狀是基礎，設(she)計時不斷調(diao)整參數，結合(hé)測試驗證，取(qu)的最優正向(xiang)力。

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