pogopin的表面粗糙度对其电接触性能的影响分析

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pogopin的表面粗糙度对其电接触性能的影响分析

弹簧针(pogo pin)经常被用于手机、充电器、数码相机、蓝牙耳机、汽车零件、医疗设备和其他电子产品的连接器(图1)。在电连接器和其他包含触点的组件中维持稳定的低值电接触电阻 (ECR) 对于保护导致退化的电路以促进正确选择触点材料和组件设计至关重要。不稳定的 ECR 值可能会导致接触区域的电气性能下降或温度升高,并最终导致断路器或电池爆炸。弹簧针(pogo pin)/平面触点之间的 ECR 很大程度上取决于接触区域的表面完整性。对于受振动影响的连接器,微动磨损被认为是主要的退化机制;是两个摆动面之间发生的小幅相对循环运动。在另一项研究中,发现微动会导致接触材料间歇性电接触、磨损和腐蚀,并导致 ECR 结果发生变化 。

JINGHAO锦好JH-A39耳内式助听器
JINGHAO锦好JH-A39耳内式助听器中使用的pogopin

尽管弹簧针(pogo pin)具有低成本和制造方便的特点,但由于其表面机械抛光导致的高接口接触电阻 (CR),它们引起了人们的主要关注。CR 通常由接触表面之间的接口层的电气特性决定。由于微观尺度的表面粗糙度,电流仅流过这些凹凸不平,理论上它们只占标称接触表面面积的一小部分。Ra≤1μm是常用电接触连接器表面粗糙度的加工要求。ECR 取决于材料、扩散介质、压缩压力、接触材料的表面粗糙度以及测量过程中使用的其他条件。显然,研究应该研究和开发低成本和可靠的解决方案,以降低 ECR 并提高电连接器的性能。进一步的研究还必须确定粗糙度对弹簧针(pogo pin)/平面接触毛刺的 ECR 的影响。

pogopin的工作方式
pogopin的工作方式

图2 展示了弹簧针(pogo pin)的常见工作状态。弹簧针(pogo pin)/接触器之间通常存在预紧力。接触器使用铜作为材料。在这项研究中,紫铜是触点制造商的首选材料,因为它具有导电性、强度、刚度、可成形性和低成本的独特组合。紫铜触点通常镀有贵金属以改善其电接触性能 。

弹簧针(Pogo pin)连接器是电子和电源系统最关键的连接,需要为电子信号和/或电源连接提供路径。电子组件中弹簧针和铜板之间的 ECR 受接触对的多尺度表面形貌控制。接触表面的粗糙度减少了实际接触面积,导致接口上的电压降。电气组件之间的装配关系在接口处施加压力,导致电气组件之间的接触面积增加,随后 ECR 降低。然而,过大的预紧力可能会导致 pogo pin 组装困难和变形。因此,存在最佳夹紧压力并在竞争要求之间进行权衡。

本文转自:https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0026271417301555, 如有侵权请联系删除。