2023年7月19日 星期三

2023Q1季保留盈餘比剛上100%上

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2021年9月30日 星期四

選擇Pogo Pin的7大理由及其應用

 Pogo PinPogo Pin能夠運用在各個設計應用上例如:充電端、單針公端等,一起來探索它的特點吧!

裝載彈簧的連接器(也可稱為Pogo Pin Connector)逐漸流行被各大知名廠商使用於產品中。例如:Apple、Microsoft。




磁吸式POGO PIN(彈簧針)應用於智慧型手錶

              POGO PIN Magnetic Charger Cradle USB Cable For Smart Watch






關於Pogo Pin的起源

如同標題所說的7大原因,以下先簡短說明pogo pin的起源。 連接器已被普遍使用50年之久,資歷較深的工程師起初不推薦pogo pin,他們認為使用上較不穩定、低電流,對於任何的震動的都很敏感,不適用於其他的資料傳輸設備上。

自從近年來半導體測試產業蓬勃發展,裝載彈簧的測試針效能都有顯著改善,因應科技發展產品尺寸被要求極小化,為了符合連接器的規格,便將半導體製程測試針應用於pogo pin連接器上。而中探針所製成的pogo pin幾乎小於2mm,達到小於0.1mm更少見。

想知道現今彈簧針連接器為何如此受歡迎嗎?為什麼能夠適用在許多應用上呢?讓我來告訴你吧!

1. 相較下較低的成本

大部分的連接器都是使用沖壓製程,在沖壓的過程中,將金屬薄板使用模組製造出適當的形狀, 按此影片了解製程!

相反的,彈簧針是使用車削製程,將金屬原料快速車削處理,不需另外刮除料帶,兩者製程不同處在於製造模組的成本。模組花費最貴可達5000美元,而這些當然也包含在成本內,是成為影響產品價格的因素之一。

成本計算的方式如下:

連接器價格+模組費用/數量=單位連接器最終的價格

0.4USD+3500USD/10.000=0.75USD

 

特別是少量且需客製化的連接器,彈簧式連接器就是最有效率的替代方案。在說明的範例中,價差增加可達80%。

2. 提高使用者體驗

裝載彈簧針的連接器是非常便利的,在蘋果的產品中,我們非常確定就是如此。當我首次使用蘋果平板的磁吸式充電器時,我相當好奇這項個設計,只要充電器靠近筆電,便能直接吸附於電腦機身,使用上相當方便,真是個聰明的設計。

一旦將這些產品做些許改善,就能創造使消費者相當讚嘆的效果,吸引更多品牌忠誠顧客。彈簧針提升顧客使用體驗。特別是,使用自動化一致性的使用方式。

 

3. 更加適合運用在小尺寸上

大部分的連接器,穩定卻相對體積大,不然就是體積小卻容易損壞。然而彈簧針連接器結合以上兩優點,尺寸極小卻能承壓1,000,000次的使用。當螺旋式彈簧平均受壓時,彈簧在彎折處增加了壓力,因特殊的內部彈簧設計,能保有小尺寸及穩定的優點。

4. 使用壽命最久的選擇

乘載彈簧針的連接器耐用度極高,不同於其他的連接器,彈簧針被垂直按壓時,按壓過程中所有組件都能減少單針一定的磨損。問題是當連接器置入時,雙面會產生刮痕,這將會破壞表面鍍膜層,減少電流承載量,會嚴重影響使用拔插連接器需花費更大的力量。然而,當彈簧針的元件摩擦時,工程師將會限制並指定內部所產生的摩擦力,不會交叉影響針軸及針管。

 

5. 高公差容忍值

彈簧針連接器比一般連接器內部結構提供更高的行程空間,而給予工程師及使用者在使用連接器時給予高自由度,製造時產生的誤差不會造成太大的問題。舉例來說,在LG的G6智慧手機合作案中,在手機背面有指紋感應器故障的問題,當使用者碰觸指紋感應器時,手機內部小型平面彈簧連接器後便會反饋於手機系統。在溫暖的地區,塑膠製的背殼會膨脹使接合點與連接器分離,使用彈簧針可避免連接器在使用時所產過度的行程,而導致損毀。

6. 組裝方式簡易

工程師在結構設計上,組裝方式是主要考慮的因素。一般的連接器需要花費額外的流程及昂貴的花費製造,而使用彈簧針在板對板連接上,無需特別的整理。

擁有高靈活性的組裝程序中,元件可以被快速的組裝,這就是彈簧針急速成為最佳選擇的原因,我們也提供擁有螺絲功能的彈簧針,使工程師結合安裝及連接的功能。



7. 提供穩地的電流

最後,彈簧針提供超乎想像穩定的電流,可獨立裝配特殊的彈力及設計。當增加彈力時,在針管內部對針軸擠壓會更加穩定,有更好的導電性。

如同球型及中探針專利的高電流彈簧針的設計,可以使電流更穩定。如造成瞬斷,電流流經彈簧的過程中,會使彈簧燒毀且最終導致針的故障。因此藉由提高電流流經針軸及針管間的接觸點數,能夠降低瞬斷機會。

彈簧針連接器 (Pogo Pin Connector)基本構造

 

Pogo Pin連接器的基本構造

一般的彈簧針分為三個部分:針管,針軸,彈簧。為了增加穩固性,彈簧針通常會放置於膠芯內,但也會直接焊接於電路板(PCB)上。


通常我們會將彈簧針與金屬面板連接,而連接的部分我們稱之為“接處點“或”接合點“,針管會被焊接或藉由焊線與電路板連結。在一般連接器應用上,因為彈簧針接觸表面較不會被刮傷,所以彈簧針連接器與彈片連接器相比使用壽命較長。

探針相對應的運作高度:




各類Pogo pin連接器所適用的應用設備

彈簧針的各種款式及形狀都有其所適的應用設備,看似簡單的連接器,內部構造將大大影響效能及壽命。 

 

  • 反鑽孔通常被使用於受空間限制的設計,例如無限耳機、智慧手機或是物聯網的設備,並不適用於高速傳輸或快充的設備。
     
  • 剖斜邊是最常見,也是效能及尺寸與製造成本相比下最划算的設計,適用於多樣的擴充座及使用低頻資料傳輸,經由特殊設計下有線訊號傳輸也適用。
     
  • 球型設計對於挑戰環境的穩定性及高電流比是最佳選擇,例如:汽車運輸、重型動力機械及醫療設備。

 


彈簧針的電性性能如何?

我們已經了解關於彈簧針的設計適合於各類型的應用,但為什麼使用剖斜邊設計比起球型設計的所承載的電流較少呢?原因很簡單:與針管內接觸點及接觸抗阻有關。




彈簧針的使用壽命如何?機械壽命及電性壽命是不同的。

對於界定產品使用壽命並沒有一定的標準,我們許多同業也只寫出機械上使用的壽命。

 
什麼是機械壽命呢?

指的是在相對承諾的彈簧壓縮次數下,能夠維持一定的彈力及阻抗值,例如:假如最初的彈簧承受力是100克,公司承諾100萬施壓後,彈簧力將不會超過設計值的正負20%。許多連接器的製造商在digikey及Mouser於銷售平台上販賣,並未說明關於電性壽命是多少,但其實應被標示。

就機械壽命而言,彈簧針可持續承受500,000~1,000,000次壓縮

什麼是電性壽命呢?

是指在一定的通電使用情況下,能夠維持一定的彈力及阻抗值,中國探針都會將此標示在圖紙上。這個衰退的重點通常不是彈簧問題,而是連接器的電鍍品質,隨時間經過當彈簧針連接器被壓縮時,針軸及針管的內部鍍金層被刮傷,而會使外露的基底材質(黃銅)導電性會更差使接觸阻抗增加。

品質好的彈簧針需重視內部電鍍層,品質低的製造商通常不會預先在車削及鑽孔過程中改善內部表層的品質,但這將會導致電鍍不均勻,接觸電阻提高、傳輸信號變差及降低效率。外表看似完整的連接器,也有可能內部未進行電鍍,與其他任何連接器型態相比,中國探針是非常重視彈簧針內部結構及電鍍品質的。

 

電鍍品質及材質是影響電性壽命的兩大因素,如果接觸點是使用比單針更堅硬的材質做成,單針將會被減縮而壽命也會減少。腐蝕程度也將是決定壽命的關鍵,特別地是連接器內部腐蝕將會增加抗阻及使用功能,如果智慧型手錶與皮膚接觸,特殊電鍍層將會降低電性腐蝕的機率。

一般來說,電子上的使用壽命差異有5,000到超過1,000,000壓縮次數,而電鍍層的硬度是延長壽命的關鍵


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