Audio-Jack-连接器设计经验课件.pptx
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- 关 键 词:
- Audio_Jack_ 连接器 设计 经验 课件
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1、Audio JackDesign GuidelinePresentation1 序序 產品基本介紹產品基本介紹 產品識別應用產品識別應用 a)外觀應用需求外觀應用需求 b)電器迴路介紹電器迴路介紹 c)Plug 匹配介紹匹配介紹 d)電器迴路電器迴路-序號標示方式序號標示方式 Specification 介紹介紹 a)一般規格一般規格 b)客戶特殊需求客戶特殊需求:壽命壽命/插拔力插拔力/產品耐高溫度產品耐高溫度 產品設計重點產品設計重點 設計案例參考設計案例參考 Q&A2產品基本介紹產品基本介紹Audio(Phone)Jack I/0 類訊號傳輸之連接器類訊號傳輸之連接器 主要為音源訊號的傳
2、輸主要為音源訊號的傳輸 主要的應用主要的應用:凡所有電子消費產品需使用到音源傳輸皆凡所有電子消費產品需使用到音源傳輸皆需要用到需要用到Audio Jack,如如:Notebook/Mobile/PDA 3產品基本介紹產品基本介紹PC/NOTEBOOK在在不同功能應用上不同功能應用上,Connect的本體顏色各有定義的本體顏色各有定義(PC 99)4產品識別應用產品識別應用為什麼開新產品一定需要與需求者為什麼開新產品一定需要與需求者(客戶客戶)溝通溝通?客戶在選用連接器時客戶在選用連接器時,所考慮的要件為何所考慮的要件為何?1.應用的型態應用的型態-選用哪一種連接器選用哪一種連接器.2.電器的特
3、性電器的特性-需要的接點需要的接點/開關數量開關數量.3.外觀尺寸的匹配外觀尺寸的匹配-可與其系統匹配的外觀尺寸可與其系統匹配的外觀尺寸4.Specification的需求的需求-除一般的電器規格除一般的電器規格,另外另外是否有特殊的要求是否有特殊的要求!以上絕大部分的要件都將會揭露在圖面上以上絕大部分的要件都將會揭露在圖面上,所以唯有與客戶所以唯有與客戶取得的共識取得的共識,圖面才可以完整的呈現所有必要的條件圖面才可以完整的呈現所有必要的條件!此部份將決定了我們產品設計的大方向此部份將決定了我們產品設計的大方向!5外觀的需求外觀的需求Search by Type:DIA 2.5 /3.5PC
4、B Mounting Surface Mount/Through Hole/Sinking /ContactSchematic24 Pole Sleeve Type Plastic/Metal/Mix Orientation Horizontal/Vertical PCB to Center H Dimension Body Width Dimension Total Height Dimension 信音網站信音網站Audio Jack搜尋條件搜尋條件6外觀的需求外觀的需求7電器迴路介紹電器迴路介紹電子工程師看圖面的電器迴路決定選用產品電子工程師看圖面的電器迴路決定選用產品!看看PCB La
5、yout作為電路走線的依據作為電路走線的依據8電器迴路介紹電器迴路介紹認識電器迴路圖是瞭解客認識電器迴路圖是瞭解客戶電子應用的基本功夫戶電子應用的基本功夫!9Plug 介紹介紹EIAJRC 5325A10Plug 匹配介匹配介紹紹由左圖可以看出電器迴路中由左圖可以看出電器迴路中各接觸點與各接觸點與Plug的關係的關係!也可以由迴路圖中看出辨識也可以由迴路圖中看出辨識出此產品的匹配出此產品的匹配Plug是哪一是哪一種形式的種形式的!11Plug 匹配介匹配介紹紹如上圖所示如上圖所示,Plug每一極所對應彈片的位置與電每一極所對應彈片的位置與電器迴路圖皆有關聯器迴路圖皆有關聯#4#4#3 3#2
6、2#1 1#6 6#5 512Plug 匹配介匹配介紹紹Jack端接點彈片的名稱是依據端接點彈片的名稱是依據Plug 端所定義的端所定義的!13Plug 應用範例應用範例此為此為Plug端各極之功能的範例端各極之功能的範例,各極之應用並非各極之應用並非為絕對為絕對,需視各電子迴路應用需視各電子迴路應用14電器迴路電器迴路序號標示方式序號標示方式 為使迴路圖序號標示取得一致性為使迴路圖序號標示取得一致性,且為有邏輯觀且為有邏輯觀念的標示方法念的標示方法,所以制定了以下規格做為序號標所以制定了以下規格做為序號標示的依據示的依據1.與與Plug配對後配對後,接觸點依序由前至後按順序標示接觸點依序由前
7、至後按順序標示2.沿上述依據接觸點順序標示其開關部順序沿上述依據接觸點順序標示其開關部順序3.其它其它,較少使用之迴路接點較少使用之迴路接點(如如:Transfer)15電器迴路電器迴路序號標示方式序號標示方式與與PlugPlug配對後配對後,接觸點依序由前至後按順序標示接觸點依序由前至後按順序標示16電器迴路電器迴路序號標示方式序號標示方式沿上述依據接觸點順序標示其開關部順序沿上述依據接觸點順序標示其開關部順序17電器迴路電器迴路序號標示方式序號標示方式其它其它,較少使用之迴路接點較少使用之迴路接點(如如:Transfer/BREAK):Transfer/BREAK)18Specificat
8、ion 介紹介紹一般規格一般規格以上為以上為Audio Jack Audio Jack 產品開發最基本需達到的產品開發最基本需達到的SPEC.SPEC.Product Spec.Product Spec.為依循為依循 EIAJ EIAJ 規範制定規範制定.19Specification客戶特殊需求客戶特殊需求l IR Profile溫度需求溫度需求 導入導入Lead Free製程產品過製程產品過IR由原來最高溫度由原來最高溫度 235需求需求提昇至提昇至260 l 壽命提高需求壽命提高需求 可攜型掌上電子產品因可攜型掌上電子產品因MP3的功能導入的功能導入,聽耳機的需求增聽耳機的需求增加加,壽
9、命需求由壽命需求由5000次提昇至次提昇至10,00012,500次次l Moto M32 test Moto 定義的連接器導入測試規範定義的連接器導入測試規範,主驗可以驗證連接器主驗可以驗證連接器的壽命的壽命/產品強度產品強度/焊錫強度焊錫強度 等多項功能等多項功能,屬目前業界最為屬目前業界最為嚴苛之測試嚴苛之測試l OMTP 主要目的為統一主要目的為統一Plug端的端的Pin defined,使使consumer 所購所購買的買的Plug有更大的共用性有更大的共用性,其對其對Jack也有相對的迴路要求也有相對的迴路要求 20產品設計重點產品設計重點產品設計需從三大方向考量著手設計產品設計需
10、從三大方向考量著手設計!產品應用面產品應用面:1.外觀尺寸外觀尺寸2.SMT Layout/共面度共面度3.電器迴路電器迴路(端子擺放相端子擺放相對位置對位置)4.產品可靠度產品可靠度5.客戶機構的佈局客戶機構的佈局零件設計零件設計:1.需確認設計出需確認設計出的零件是可以的零件是可以被製作的被製作的!2.簡單化的設計簡單化的設計降低模具複雜降低模具複雜度度.裝配生產考量裝配生產考量:1.組裝便利性的組裝便利性的考量考量.2.防範組裝所造防範組裝所造成的破壞成的破壞3.未來可規劃為未來可規劃為自動化的生產自動化的生產.產品的賣相決定於產品的可靠度產品的賣相決定於產品的可靠度產品的可靠度產品的可
11、靠度80%以上決定於彈片的設計以上決定於彈片的設計彈片的設計為產品開發的核心彈片的設計為產品開發的核心21產品設計重點產品設計重點彈片設計彈片設計 產品開發中最難產品開發中最難/最經常需要被修改的就是彈最經常需要被修改的就是彈片的設計片的設計,彈片的設計影響了哪些彈片的設計影響了哪些!1.接觸的穩定性接觸的穩定性 2.插拔力的大小插拔力的大小 3.產品壽命產品壽命 彈片設計需考量哪些重點彈片設計需考量哪些重點:1.材料的選用材料的選用 2.力臂的設計力臂的設計 3.干涉量干涉量(位移位移)(上述的設計重點影響了彈片的正向力上述的設計重點影響了彈片的正向力/耐久性耐久性)22彈片設計彈片設計接觸
12、穩定性接觸穩定性彈片的接觸穩定性需考量彈片的接觸穩定性需考量:1.Normal Force2.接觸形態接觸形態其中接觸形態應依據赫茲應力的理論觀念應以點接觸方式為其中接觸形態應依據赫茲應力的理論觀念應以點接觸方式為合理穩定的接觸形態合理穩定的接觸形態線接觸線接觸點接觸點接觸23彈片設計彈片設計彈片活動之狀態彈片活動之狀態自由狀態自由狀態彈片設計尺寸彈片設計尺寸Pre-LoadPre-Load彈片與彈片與ShuntShunt端子組裝後端子組裝後彈片所產生的位移變形彈片所產生的位移變形LoadLoadPlugPlug插入後彈片縮產生的插入後彈片縮產生的位移變形位移變形24彈片設計彈片設計材料選用材
13、料選用抗拉強度抗拉強度斷裂強度斷裂強度降伏強度降伏強度實際材料實際材料理想材料理想材料uF彈性係數彈性係數切線模數切線模數25材料的特性與應力材料的特性與應力l Forcen 彈性係數彈性係數:未超過降伏前的力量反應比例未超過降伏前的力量反應比例(Reaction Focre)n切線模數切線模數:超過降伏後的力量力量反應比例超過降伏後的力量力量反應比例(Reaction Focre)l 強度強度代表材料本身承受負荷的能力代表材料本身承受負荷的能力n降伏降伏:永久變形永久變形n抗拉抗拉:最大負荷最大負荷n斷裂斷裂:斷裂負荷斷裂負荷l 應力代表外力在結構材料上造成的負荷大小應力代表外力在結構材料上
14、造成的負荷大小l 判定準則判定準則n 應力強度應力強度 26基本材料力學公式基本材料力學公式K長L1/L3寬1/bb厚1/hh3參數指標n 重要指標重要指標 應力應力=MC/I(M:彎距彎距moment/I:慣性距慣性距/C:形心形心之位置之位置)=(FL)*(h/2)/(bh3/12)=6FL/bh2 =3/2*(Eh)/L2I=bh3/12F=3EI/L3 =bh3E/4L3在固定作用力在固定作用力 L 1/b 1/h2K(彈簧常數彈簧常數)K=3EI/L3=Ebh3/4L3 只與材料只與材料E及尺寸有關及尺寸有關 K b h31/L32728連接器所需要的效能連接器所需要的效能材料所必需
15、具備的條件材料所必需具備的條件 高接觸力/Normal Force高降服強度/Yield Strength 好的散熱性及低溫升 完成較低的接觸阻抗高的導電率/Conductivity 折彎角度小/微型化產品優異的折彎性/低R/T比 交變應力不失效/高插拔次數優異的抗疲勞強度/Fatigue Strength 位移形變小/下壓行程有限但需高接觸力 符合環保標準無環境有害物質/ROHS 高楊氏/彈性系數Youngs Modulus 高熱傳導係數/Thermal Conductivity 持久的高接觸力/高溫環境下工作高的抗應力鬆弛/Stress Relaxation 連接器對材料的需求連接器對材料
16、的需求29導電率導電率/熱傳導係數熱傳導係數Electrical/thermalconductivity折彎性折彎性/Bendability楊氏係數楊氏係數/Young s Modulus抗應力鬆弛抗應力鬆弛/Stress relaxationresistance降服強度降服強度/Yield strength銅合金銅合金for連接器運用連接器運用各式材料特性的重要性各式材料特性的重要性彈片設計彈片設計使用輔助軟體協助設計分析使用輔助軟體協助設計分析最大應力最大應力Worse Case分析分析:考量考量Plug外徑尺寸為上限值時外徑尺寸為上限值時分析端子的最大應力分析端子的最大應力30彈片設計彈
17、片設計使用輔助軟體協助設計分析使用輔助軟體協助設計分析正向力正向力Worse Case分析分析:考量考量Plug外徑尺寸為下限值時外徑尺寸為下限值時分析端子的正向力分析端子的正向力310.2mm彈片設計彈片設計使用輔助軟體協助設計分析使用輔助軟體協助設計分析永久變形量永久變形量Worse Case分析分析:考量彈片經過考量彈片經過Plug外徑尺寸為外徑尺寸為上限值插拔後產生的永久變形上限值插拔後產生的永久變形量量32彈片設計彈片設計正向力分析值正向力分析值&實測值的驗證比對實測值的驗證比對Normal Force分析值分析值:1681gf實測值實測值:1794gf取彈片的正向力分析取彈片的正向
18、力分析&實測曲線圖觀察二者差異實測曲線圖觀察二者差異:左圖左圖:實測實測&分析值相符分析值相符右側右側:實測實測&分析值不相符分析值不相符,需檢查分析需檢查分析&實測的材料參數實測的材料參數,幾何形狀幾何形狀,實際的端子有無缺陷實際的端子有無缺陷.Normal Force分析值分析值:90gf實測值實測值:58gf33R/T Ratio R/T Ratio 的測試方式的測試方式r=090V-shape diePunch with bending radiusro180U-shape dieroPunch with bending radiusspecimen彈片設計彈片設計材料折彎成形性考量材
19、料折彎成形性考量3435 R/T比的計算比的計算 折彎方向折彎方向:Good Way,Bad Way.影響折彎性能的因素影響折彎性能的因素R(Bending Radius)R R(Bending Radius)T T(Thickness)材料材料SPECSPEC上的上的R/TR/T比必須比算比必須比算出的值小,才是安全範圍。出的值小,才是安全範圍。3600,511,522,53020406080w/tr/tgood waybad waybad way“wgood way“wData sheet valuesResults for 90 Bends,Temper TM 04R/T&W/T Cur
20、ve Figurepage-37影影響響折折彎彎性能的因素性能的因素 材料的厚薄材料的厚薄:薄的板材可接受較小的彎曲薄的板材可接受較小的彎曲半徑而不破裂。半徑而不破裂。材料的寬窄材料的寬窄:端子或彈片寬度少於材料厚端子或彈片寬度少於材料厚度的度的8倍倍 彎角成型的過程彎角成型的過程:如果彎曲是使用漸進式如果彎曲是使用漸進式折彎行程完成,將會減少發生斷裂的可能折彎行程完成,將會減少發生斷裂的可能性性 延展率延展率:延展性與強度成反比,高強度材延展性與強度成反比,高強度材料的成型性大多比低強度的差。料的成型性大多比低強度的差。晶粒大小晶粒大小:晶粒越小的其成型性越好晶粒越小的其成型性越好 38 折
21、折彎後彎後R角角Crack 與否之與否之SEM圖片圖片影影響響折折彎彎性能的因素性能的因素B18-SUPRALLOY-R685的晶粒照片C5210-EH的晶粒照片產品設計重點產品設計重點端子對塑膠的端子對塑膠的Retention Force端子條件端子條件Retention ForceShunt200gf min.Spring未有二段變形未有二段變形300gf min.Spring有二段變形有二段變形,組裝方向與組裝方向與Plug行進方向垂直行進方向垂直500gf min.Spring有二段變形有二段變形,組裝方向與組裝方向與Plug行進方向平行行進方向平行800gf端子對塑膠本體的端子對塑膠
22、本體的Retention Force(一般的規格一般的規格)此此SPEC需制訂於端子部品圖面內需制訂於端子部品圖面內.以上為一般之規格定義以上為一般之規格定義,若有遇到端子需要較大之插拔力時若有遇到端子需要較大之插拔力時,再以個案調整處理再以個案調整處理Retention Force定義的基礎為定義的基礎為,Retention Force插入力插入力39 1 1 端子加寬端子加寬 2 2 彈片彈片加加保護腳保護腳 3 3 端子加凸肋端子加凸肋 4 4 减小弹片的预压量减小弹片的预压量 5 5 连续料带连续料带 6 6 材料加厚材料加厚產品設計重點產品設計重點避免彈片變形設計避免彈片變形設計40
23、1.1.弹性端子加宽弹性端子加宽Ring-A从从BODY后面组后面组装,端子弹片根部尺寸不装,端子弹片根部尺寸不得小于得小于1.4mm。如:。如:X351 SERIESRing-ARing-A从从BODYBODY后面组装后面组装建议在建议在BODYBODY空间允许的范围内,空间允许的范围内,端子尽量加宽,端子与端子尽量加宽,端子与BODYBODY上下上下壁的间隙,应保证壁的间隙,应保证0.15min,0.15min,如:如:0960 SERIES0960 SERIES4142端子焊腳和彈片端子焊腳和彈片都有保護腳都有保護腳端子只有焊腳有端子只有焊腳有保護腳保護腳注:端子弹片必须要有保护脚注:端
24、子弹片必须要有保护脚 JACKJACK类产品焊脚类产品焊脚1.8mm1.8mm可以不用保护脚可以不用保护脚 UBUB类产品焊脚必需要有保护脚类产品焊脚必需要有保护脚2.2.彈片加保護腳彈片加保護腳1.3 端子加凸肋端子加凸肋增加凸肋增加凸肋,增,增加弹点强度加弹点强度优点:强度增加;正向力增加优点:强度增加;正向力增加缺点:应力增大,永久变形增大(结合缺点:应力增大,永久变形增大(结合ANSYS分析结果分析结果作判定作判定)变更前变更前收料收料/电镀电镀/组装容易变形组装容易变形变更后变更后端子强度增加,对制端子强度增加,对制程程变形有所改善变形有所改善3.3.端子加凸肋端子加凸肋43page
25、-注:端子与注:端子与BODYBODY的预压量大小,需结合的预压量大小,需结合設計需求以及設計需求以及ANSYSANSYS分析结果来判定。分析结果来判定。端子角度端子角度2020度,端子的预压度,端子的预压过大,端子需倾斜一定角度过大,端子需倾斜一定角度组装,组装容易变形。组装,组装容易变形。端子角度变更为端子角度变更为6 6度,减小度,减小塑膠對塑膠對端端子的预压量,端子可垂直组装,子的预压量,端子可垂直组装,4.4.減小彈片的預壓量減小彈片的預壓量44page-注注:1.连续连续料带须考量料带须考量pitch的一致性,以利模组化组装的一致性,以利模组化组装 2.端子设计端子设计優優先考虑连
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