彈簧針(pogo pin)通常用作手機、充電器、數碼相機、藍牙耳機、汽車零件、醫療設備和其他電子產品的連接器(圖1)。在電連接器和其他包含觸點的元件中維持穩定的低值電接觸電阻 (ECR) 對於保護導致退化的電路以促進正確選擇觸點材料和元件設計至關重要。不穩定的 ECR 值可能會導致接觸區域的電氣性能下降或溫度升高,並最終導致斷路器或電池爆炸。彈簧針(pogo pin)/平面觸點之間的 ECR 很大程度上取決於接觸區域的表面完整性。對於受振動影響的連接器,微動磨損被認為是主要的退化機制;是兩個擺動面之間發生的小幅相對迴圈運動。在另一項研究中,發現微動會導致接觸材料間歇性電接觸、磨損和腐蝕,並導致 ECR 結果發生變化 。

藍牙耳機上的pogo pin連接器

藍牙耳機上的pogo pin連接器 — 圖1

儘管彈簧針(pogo pin)具有低成本和製造方便的特點,但由於其表面機械拋光導致的高介面接觸電阻 (CR),它們引起了人們的主要關注。CR 通常由接觸表面之間的介面層的電氣特性決定。由於微觀尺度的表面粗糙度,電流僅流過這些凹凸不平,理論上它們只占標稱接觸表面面積的一小部分。Ra≤1μm是常用電接觸連接器表面粗糙度的加工要求。ECR 取決於材料、擴散介質、壓縮壓力、接觸材料的表面粗糙度以及測量過程中使用的其他條件。顯然,研究應該研究和開發低成本和可靠的解決方案,以降低 ECR 並提高電連接器的性能。進一步的研究還必須確定粗糙度對彈簧針(pogo pin)/平面接觸毛刺的 ECR 的影響。

pogo pin工作狀態

pogo pin工作狀態 — 圖2

圖2 展示了彈簧針(pogo pin)的常見工作狀態。彈簧針(pogo pin)/接觸器之間通常存在預緊力。接觸器使用銅作為材料。在這項研究中,紫銅是觸點製造商的首選材料,因為它具有導電性、強度、剛度、可成形性和低成本的獨特組合。紫銅觸點通常鍍有貴金屬以改善其電接觸性能 。

彈簧針(Pogo pin)連接器是電子和電源系統最關鍵的連接,需要為電子信號和/或電源連接提供路徑。電子元件中彈簧針和銅板之間的 ECR 受接觸對的多尺度表面形貌控制 [14]。接觸表面的粗糙度減少了實際接觸面積,導致介面上的電壓降。電氣元件之間的裝配關係在介面處施加壓力,導致電氣元件之間的接觸面積增加,隨後 ECR 降低。然而,過大的預緊力可能會導致 pogo pin 組裝困難和變形。因此,存在最佳夾緊壓力並在競爭要求之間進行權衡。

本文轉自:https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0026271417301555, 如有侵權請聯繫刪除。

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