press fit 设计-压接设计知识讲解
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设计不良 保持力区与孔干涉不足 Normal Force不足
力量过大, PCB孔破裂
BKM
增加lead in 依业界规范 公差分析 端子各部分与孔干涉量设计不良 增加根部宽度 优化塑料结构 依业界规范 保证鱼眼中心处于PCB内 增加尺寸管控 减小第一波峰峰值,使插入曲线平稳上升 增加保持力区域干涉体积 优化端子各部分与孔干涉量 优化端子各部分与孔干涉量 PCB孔径依业界规范设计
简析
保持或优化了5个功能区.
简评
省时,省力,省事;可操作性佳.
Page:19
(六) 整體设计常用方法介绍 修改法
先决条件
现有其他产品compliant pin.其规格与设计产品有一定 差异，如PCB孔徑,端子厚度。
应用注 意事项
1.其他条件不變,仅厚度变化使得Normal force线性增减, 导致插拔力线性增减.(只适于差异较小的case.)
* Maximum hardness of copper layer is 150 Knoop Notes: Recommended annular ring diameter is hole diameter plus 0.51
Page:5
(一)Press-fit端子简介
Compliant Pin之功能性要求：
press fit 设计-压接设计
Page:1
目录
(一) Press-fit端子简介 (二)鱼眼孔插拔过程分析 (三)鱼眼孔功能区的划分 (四) 鱼眼孔形状分析
a.预插区 b.插入区 c.过渡区 d.保持区 e.强度区 (五) Summary (六)整體设计常用方法介绍 (七)补充说明
Page:2
主要特征: 1.鱼眼结构中最宽的部位,并不是提供端子插拔力最
大的部位.因端子压入预插區时,端子两侧臂发生 形變,此时过度区跟着发生变形,其宽度已经变小. 2.外鱼眼四棱角增加Coin结構,防止插入过程中划伤
PCB孔铜铂层. 3.内外形状多为圆弧连接.曲线过度平稳.
设计要点: 1.过度区位于鱼眼中心位置,端子压入PCB后此部分
Page:10
(四)鱼眼孔形状分析 插入区
基本功能: 端子与PCB开始产生干涉,插入力出现第一波峰.
主要特征: 1.内外鱼眼形成两个简支梁. 2.外鱼眼四棱角增加Coin结構,防止插入过程中划
伤
PCB孔铜铂层.
设计要点: 1. 因端子开始压入时与PCB间的冲擊,设计中应避
免 开始时的干涉过大.防止因插入力过大而造成 的端 子折斷,挫曲等问题. 2.可通过调整两个简单支梁宽度厚度,以改变与PCB 间的干涉力. 3.设计时需注意鱼眼内孔下缘位置,请参考下页.
Page:6
(二)鱼眼孔插拔过程分析
插入力第一波峰 压入力曲线
插入力第二波峰
Force: kgf
0
预插
位移(mm)
开始干涉
插入力减小 压入到位
鱼眼孔端子插拔力曲线图
保持力曲线 拔出力最大值
Page:7
(二)鱼眼孔插拔过程分析
1. 端子预放入PCB. 端子尖端进入PCB孔,尚未产生变形. 2. 端子开始压入,鱼眼开始变形,压入过程出现第一波峰 3. 端子继续压入,鱼眼形變压合, 变形量减小,插入力略有减小. 4. 端子继续下压,鱼眼形變压合变形,压入力曲线出现第二波峰.
应位于PCB内部.否则可能回彈,造成压入不到位. 2.内外鱼眼对称度需要严格管控.其插拔力及插入后
tail的正位度对鱼眼的对称性要求很高.
Page:13
(四)鱼眼孔形状分析 保持力区
基本功能: 端子与PCB产生干涉,插入力出现第二波峰. 端子压入完畢,提供保持力.
主要特征: 1.内外鱼眼形成两个简支梁. 2.外鱼眼四棱角增加Coin结構,防止插入过程中划伤
(一)Press-fit端子简介
1.1几种常见的press-fit端子结构
FCI’s PATENTED “H” shape pin
附件介绍了一些其他形态的press-fit端子设计及专利.
Page:3
(一)Press-fit端子简介
1.2几种常见的press-fit端子优劣对比
EON Action Pin
Difficult to manufacture
Page:4
(一)Press-fit端子简介
2.PCB规格说明
Plated-Through Drilled Hole Hole Diameter Diameter
Plating Thickness Copper* Tin-Lead
Plated-Through Hole Diameter
16
Page:17
(五) Summary
Press-fit结构 功能区 区域功能说明
详细内容
端子强度区 提供端子本身强度,防止插入时挫曲
保持力区 过渡区 插入区
产生插入力(第二波峰)及保持力 连接插入区和保持力區,使插入平稳 产生插入力(第一波峰)
预插区 将press-fit部分导入到PCB
Page:18
17itemkeyissuereasonbkm参考条件端子无法放入pcbleadin不足增加leadpage11pcb尺寸超规依业界规范page端子正位度超规公差分析跨pin插入时力量过大端子各部分与孔干涉量设计不良page1112131516端子强不足增加根部宽度page17塑料强度不足优化塑料结构pcb孔径偏小依业界规范page压入不到位鱼眼位置设计不当保证鱼眼中心处于pcb内page14压入后歪pin端子对称度不足增加尺寸管控page14插入力过大端子各部分与孔干涉量设计不良减小第一波峰峰值使插入曲线平稳上升page1112131516保持力不足保持力区与孔干涉不足增加保持力区域干涉体积page1516阻值偏高normalforce不足优化端子各部分与孔干涉量page1112131516力量过大pcb孔破裂优化端子各部分与孔干涉量pcb孔径依业界规范设计page1112131516summarypage
easily control the T.P of tail
Disadvantage Very sensitive to symmetry and position
Pin tends to rotate PTH distortion high Very sensitive to blank width Difficult to make for small hole
D>0.70mm D<0.70mm
(D-0.11) ±0.025 0.81-0.86
(D-0.075) ±0.025 0.735~0.785
0.025Min 0.025Min 0.025Min 0.025Min
0.015max 0.015max 0.015max 0.015max
D±0.075 0.65-0.80 D±0.05 0.635~0.735
以供传输讯号； (2)插入PTH后，不可过度破坏PTH的镀层或造成孔径的太大变形，以免使得更换连接
器时此PTH已不能使用。
Bellcore对CompliantPin的规格要求包括： (1)最大插入力：45lb Max./per pin (2)最小拔出力：3lb Min./per pin (3)LLCR of Compliant Pin：1m-ohm (4)孔变形量：小于0.0015inch (5)最小铜箔厚度：大于0.0003inch
(六) 整體设计常用方法介绍
抄袭法
先决条件
应用注 意事项
1.获得竞争对手的样品,测试后发现performance符合要 求.
2.或现有相同应用之其他产品compliant pin. 1. 测试竞争对手press-fit尺寸参數,绘制3D,分别从5个功
能区与自己的产品进行比較.吸收竞争对手优点. 2. PCB孔径相同, press-fit ,材料性能相似或一致. 3. 产品的整体受力结构等于或良于竞争对手.
Page:20
(六) 整體设计常用方法介绍
Page:21
(七) 补充说明
1. 理解鱼眼孔端子功能区的划分及各功能区的作用,是设计此 类端子的基础.
2. 掌握鱼眼孔端子功能区结构对功能的影响,是设计此类端子 的关键.
3. 参考现有鱼眼孔端子结构进行修改是设计此类端子的快捷方 式.对其设计标准化尚未完成.
原设计 较好的设计
Page:16
(五) Summary
Item s :
Key Issue
1
端子无法放入 PCB
2 跨pin
3 压入不到位 4 压入后歪pin 5 插入力过大 6 保持力不足
7 阻值偏高
Reason
Lead in不足 PCB尺寸超规 端子正位度超规 插入时力量过大 端子强不足 塑料强度不足 PCB孔径偏小 鱼眼位置设计不当 端子对称度不足 端子各部分与孔干涉量
Page:11
(四)鱼眼孔形状分析
0.08 0.10
此處应避免硬干涉
PCB
PCBBiblioteka Good designPCB
0.65mm min.
0.65mm min.
PCB孔变形严重, 插入力较大. PCB孔变形较小, 插入力也较小.
Page:12
0.65mm min.
(四)鱼眼孔形状分析 过渡区
基本功能: 连接插入区与保持力区.
详细内容
端子强度区 提供端子本身强度,防止插入时挫曲
保持力区 过渡区 插入区
产生插入力(第二波峰)及保持力 连接插入区和保持力區,使插入平稳 产生插入力(第一波峰)
预插区 将press-fit部分导入到PCB
Page:9
(四)鱼眼孔形状分析 预插区
3 2
A
A
1
Coin
SECTION A-A
基本功能: 产品预放於PCB,此时press-fit导入PCB孔,将初产 品定位.
2.其他条件不變,仅PCB孔径变化,可对中分割偏移填补 对端子修改.(见下页)
3.其他条件不變,变化内孔宽度,可调整插拔力的大小. 4.须考虑倒圆及厚度变化所带来的干涉量变化. 5.材料厚度增加,或产品结构改变時,须考虑产品本身承受
能力.
简析 简评
保持了5个功能区的原有特征. 省時,省力,可操作性佳.
2
3
4
5. 端子拔出時,保持力迅速到达峰值,随即迅速减小. 6. 端子继续拔除,过渡区和插入区此时已完全形變,与PCB间的干涉力几乎为零.
Page:8
(三)鱼眼孔功能区的划分
依据插拔力曲線,将鱼眼结构划分为5个功能區,各功能区的位置,名稱,及功能如下 表所示.
Press-fit结构 功能区 区域功能说明
Advantage
Most popular design Adaptable to many material thicknesses and hole sizes
easily adapts to different holes
“C” Section “H” Section
Consistent insertion/retention force Low PTH Distortion
4. 设计鱼眼孔端子时,必须要参考产品整体结构.需建立在产品 所能承受的强度基础上.
5. 业界规格对此类端子插拔力要求大多较宽松,与客户应用段 有较大差异,实际设计需以客户段应用为准.
6. 目前厂内尚无法准确对此类端子插拔力做模拟分析,但对两 种不同端子进行比较模拟,还是有参考价值的.
Page:22
参考条件
Page 11
Page 6
N/A Page 11, 12, 13, 15,
16 Page 17 N/A
Page 6 Page 14
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16 Page 15, 16 Page 11, 12, 13, 15,
16 Page 6, 11, 12, 13, 15,
主要特征: 1.Lead-in结構,方便预插.
主要形态包括:四面倒角,双面倒角;从工艺角 度 分为冲压成型,自动化裁切及V-cut折弯等. 2.Coin结構,防止预插时划伤PCB孔铜铂层. 3.不同taillength通过改变此部分长度实现.
设计要点: 1.Lead-in结構:
设计时需考虑PCB孔径大小,孔正位度及连接器 端 子正度.保证在worst case下,端子仍位于PCB孔 内. 2.角度越小越好,可减小压入时产生的冲击力.
Compliant Pin(Press Fit Tech)之主要发展目的有二： (1)组装简单：不经Soldering制程即可,使连接器与PCB有紧密之结合以传导电气讯号. (2)可置换性：若此连接器损坏，可直接自PCB移除，更换另一个新的连接器即可。
针对以上两点要求， (1)CompliantPin于插入PTH后必需与PTH有紧密之结合，两者间的接触阻抗必需够低
(图1)
(图2)
(图3)
1.设计上使压入深度低于内鱼眼上緣.可保证PCB与端子根部不会发生硬干 涉.如上图3.
2.若压入深度高与内鱼眼上緣,需保证干涉位置低于内鱼眼上缘.
Page:15
(四)鱼眼孔形状分析 强度区
基本功能: 提供端子本身强度,防止插入时挫曲
设计要点: 在不影响保持力区域的前提下,尽量增加端子根部 宽度,防止端子在压入时发生弯曲,折斷,挫曲等不 良.
此课件下载可自行编辑修改，仅供参考！ 感谢您的支持，我们努力做得更好！谢谢
PCB孔铜铂层.
设计要点: 1.为增加端子保持力,在允许范围内尽量增大端子与
PCB孔间干涉量. 2.可通过调整两个简单支梁宽度厚度,以改变与PCB
间的干涉力. 3.设计上一般使压入深度低于内鱼眼上緣.若压入深
度高于内鱼眼上緣,则要避免硬干涉产生.请参考 下页.
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(四)鱼眼孔形状分析
PCB上表面
力量过大, PCB孔破裂
BKM
增加lead in 依业界规范 公差分析 端子各部分与孔干涉量设计不良 增加根部宽度 优化塑料结构 依业界规范 保证鱼眼中心处于PCB内 增加尺寸管控 减小第一波峰峰值,使插入曲线平稳上升 增加保持力区域干涉体积 优化端子各部分与孔干涉量 优化端子各部分与孔干涉量 PCB孔径依业界规范设计
简析
保持或优化了5个功能区.
简评
省时,省力,省事;可操作性佳.
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(六) 整體设计常用方法介绍 修改法
先决条件
现有其他产品compliant pin.其规格与设计产品有一定 差异，如PCB孔徑,端子厚度。
应用注 意事项
1.其他条件不變,仅厚度变化使得Normal force线性增减, 导致插拔力线性增减.(只适于差异较小的case.)
* Maximum hardness of copper layer is 150 Knoop Notes: Recommended annular ring diameter is hole diameter plus 0.51
Page:5
(一)Press-fit端子简介
Compliant Pin之功能性要求：
press fit 设计-压接设计
Page:1
目录
(一) Press-fit端子简介 (二)鱼眼孔插拔过程分析 (三)鱼眼孔功能区的划分 (四) 鱼眼孔形状分析
a.预插区 b.插入区 c.过渡区 d.保持区 e.强度区 (五) Summary (六)整體设计常用方法介绍 (七)补充说明
Page:2
主要特征: 1.鱼眼结构中最宽的部位,并不是提供端子插拔力最
大的部位.因端子压入预插區时,端子两侧臂发生 形變,此时过度区跟着发生变形,其宽度已经变小. 2.外鱼眼四棱角增加Coin结構,防止插入过程中划伤
PCB孔铜铂层. 3.内外形状多为圆弧连接.曲线过度平稳.
设计要点: 1.过度区位于鱼眼中心位置,端子压入PCB后此部分
Page:10
(四)鱼眼孔形状分析 插入区
基本功能: 端子与PCB开始产生干涉,插入力出现第一波峰.
主要特征: 1.内外鱼眼形成两个简支梁. 2.外鱼眼四棱角增加Coin结構,防止插入过程中划
伤
PCB孔铜铂层.
设计要点: 1. 因端子开始压入时与PCB间的冲擊,设计中应避
免 开始时的干涉过大.防止因插入力过大而造成 的端 子折斷,挫曲等问题. 2.可通过调整两个简单支梁宽度厚度,以改变与PCB 间的干涉力. 3.设计时需注意鱼眼内孔下缘位置,请参考下页.
Page:6
(二)鱼眼孔插拔过程分析
插入力第一波峰 压入力曲线
插入力第二波峰
Force: kgf
0
预插
位移(mm)
开始干涉
插入力减小 压入到位
鱼眼孔端子插拔力曲线图
保持力曲线 拔出力最大值
Page:7
(二)鱼眼孔插拔过程分析
1. 端子预放入PCB. 端子尖端进入PCB孔,尚未产生变形. 2. 端子开始压入,鱼眼开始变形,压入过程出现第一波峰 3. 端子继续压入,鱼眼形變压合, 变形量减小,插入力略有减小. 4. 端子继续下压,鱼眼形變压合变形,压入力曲线出现第二波峰.
应位于PCB内部.否则可能回彈,造成压入不到位. 2.内外鱼眼对称度需要严格管控.其插拔力及插入后
tail的正位度对鱼眼的对称性要求很高.
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(四)鱼眼孔形状分析 保持力区
基本功能: 端子与PCB产生干涉,插入力出现第二波峰. 端子压入完畢,提供保持力.
主要特征: 1.内外鱼眼形成两个简支梁. 2.外鱼眼四棱角增加Coin结構,防止插入过程中划伤
(一)Press-fit端子简介
1.1几种常见的press-fit端子结构
FCI’s PATENTED “H” shape pin
附件介绍了一些其他形态的press-fit端子设计及专利.
Page:3
(一)Press-fit端子简介
1.2几种常见的press-fit端子优劣对比
EON Action Pin
Difficult to manufacture
Page:4
(一)Press-fit端子简介
2.PCB规格说明
Plated-Through Drilled Hole Hole Diameter Diameter
Plating Thickness Copper* Tin-Lead
Plated-Through Hole Diameter
16
Page:17
(五) Summary
Press-fit结构 功能区 区域功能说明
详细内容
端子强度区 提供端子本身强度,防止插入时挫曲
保持力区 过渡区 插入区
产生插入力(第二波峰)及保持力 连接插入区和保持力區,使插入平稳 产生插入力(第一波峰)
预插区 将press-fit部分导入到PCB
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17itemkeyissuereasonbkm参考条件端子无法放入pcbleadin不足增加leadpage11pcb尺寸超规依业界规范page端子正位度超规公差分析跨pin插入时力量过大端子各部分与孔干涉量设计不良page1112131516端子强不足增加根部宽度page17塑料强度不足优化塑料结构pcb孔径偏小依业界规范page压入不到位鱼眼位置设计不当保证鱼眼中心处于pcb内page14压入后歪pin端子对称度不足增加尺寸管控page14插入力过大端子各部分与孔干涉量设计不良减小第一波峰峰值使插入曲线平稳上升page1112131516保持力不足保持力区与孔干涉不足增加保持力区域干涉体积page1516阻值偏高normalforce不足优化端子各部分与孔干涉量page1112131516力量过大pcb孔破裂优化端子各部分与孔干涉量pcb孔径依业界规范设计page1112131516summarypage
easily control the T.P of tail
Disadvantage Very sensitive to symmetry and position
Pin tends to rotate PTH distortion high Very sensitive to blank width Difficult to make for small hole
D>0.70mm D<0.70mm
(D-0.11) ±0.025 0.81-0.86
(D-0.075) ±0.025 0.735~0.785
0.025Min 0.025Min 0.025Min 0.025Min
0.015max 0.015max 0.015max 0.015max
D±0.075 0.65-0.80 D±0.05 0.635~0.735
以供传输讯号； (2)插入PTH后，不可过度破坏PTH的镀层或造成孔径的太大变形，以免使得更换连接
器时此PTH已不能使用。
Bellcore对CompliantPin的规格要求包括： (1)最大插入力：45lb Max./per pin (2)最小拔出力：3lb Min./per pin (3)LLCR of Compliant Pin：1m-ohm (4)孔变形量：小于0.0015inch (5)最小铜箔厚度：大于0.0003inch
(六) 整體设计常用方法介绍
抄袭法
先决条件
应用注 意事项
1.获得竞争对手的样品,测试后发现performance符合要 求.
2.或现有相同应用之其他产品compliant pin. 1. 测试竞争对手press-fit尺寸参數,绘制3D,分别从5个功
能区与自己的产品进行比較.吸收竞争对手优点. 2. PCB孔径相同, press-fit ,材料性能相似或一致. 3. 产品的整体受力结构等于或良于竞争对手.
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(六) 整體设计常用方法介绍
Page:21
(七) 补充说明
1. 理解鱼眼孔端子功能区的划分及各功能区的作用,是设计此 类端子的基础.
2. 掌握鱼眼孔端子功能区结构对功能的影响,是设计此类端子 的关键.
3. 参考现有鱼眼孔端子结构进行修改是设计此类端子的快捷方 式.对其设计标准化尚未完成.
原设计 较好的设计
Page:16
(五) Summary
Item s :
Key Issue
1
端子无法放入 PCB
2 跨pin
3 压入不到位 4 压入后歪pin 5 插入力过大 6 保持力不足
7 阻值偏高
Reason
Lead in不足 PCB尺寸超规 端子正位度超规 插入时力量过大 端子强不足 塑料强度不足 PCB孔径偏小 鱼眼位置设计不当 端子对称度不足 端子各部分与孔干涉量
Page:11
(四)鱼眼孔形状分析
0.08 0.10
此處应避免硬干涉
PCB
PCBBiblioteka Good designPCB
0.65mm min.
0.65mm min.
PCB孔变形严重, 插入力较大. PCB孔变形较小, 插入力也较小.
Page:12
0.65mm min.
(四)鱼眼孔形状分析 过渡区
基本功能: 连接插入区与保持力区.
详细内容
端子强度区 提供端子本身强度,防止插入时挫曲
保持力区 过渡区 插入区
产生插入力(第二波峰)及保持力 连接插入区和保持力區,使插入平稳 产生插入力(第一波峰)
预插区 将press-fit部分导入到PCB
Page:9
(四)鱼眼孔形状分析 预插区
3 2
A
A
1
Coin
SECTION A-A
基本功能: 产品预放於PCB,此时press-fit导入PCB孔,将初产 品定位.
2.其他条件不變,仅PCB孔径变化,可对中分割偏移填补 对端子修改.(见下页)
3.其他条件不變,变化内孔宽度,可调整插拔力的大小. 4.须考虑倒圆及厚度变化所带来的干涉量变化. 5.材料厚度增加,或产品结构改变時,须考虑产品本身承受
能力.
简析 简评
保持了5个功能区的原有特征. 省時,省力,可操作性佳.
2
3
4
5. 端子拔出時,保持力迅速到达峰值,随即迅速减小. 6. 端子继续拔除,过渡区和插入区此时已完全形變,与PCB间的干涉力几乎为零.
Page:8
(三)鱼眼孔功能区的划分
依据插拔力曲線,将鱼眼结构划分为5个功能區,各功能区的位置,名稱,及功能如下 表所示.
Press-fit结构 功能区 区域功能说明
Advantage
Most popular design Adaptable to many material thicknesses and hole sizes
easily adapts to different holes
“C” Section “H” Section
Consistent insertion/retention force Low PTH Distortion
4. 设计鱼眼孔端子时,必须要参考产品整体结构.需建立在产品 所能承受的强度基础上.
5. 业界规格对此类端子插拔力要求大多较宽松,与客户应用段 有较大差异,实际设计需以客户段应用为准.
6. 目前厂内尚无法准确对此类端子插拔力做模拟分析,但对两 种不同端子进行比较模拟,还是有参考价值的.
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参考条件
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主要特征: 1.Lead-in结構,方便预插.
主要形态包括:四面倒角,双面倒角;从工艺角 度 分为冲压成型,自动化裁切及V-cut折弯等. 2.Coin结構,防止预插时划伤PCB孔铜铂层. 3.不同taillength通过改变此部分长度实现.
设计要点: 1.Lead-in结構:
设计时需考虑PCB孔径大小,孔正位度及连接器 端 子正度.保证在worst case下,端子仍位于PCB孔 内. 2.角度越小越好,可减小压入时产生的冲击力.
Compliant Pin(Press Fit Tech)之主要发展目的有二： (1)组装简单：不经Soldering制程即可,使连接器与PCB有紧密之结合以传导电气讯号. (2)可置换性：若此连接器损坏，可直接自PCB移除，更换另一个新的连接器即可。
针对以上两点要求， (1)CompliantPin于插入PTH后必需与PTH有紧密之结合，两者间的接触阻抗必需够低
(图1)
(图2)
(图3)
1.设计上使压入深度低于内鱼眼上緣.可保证PCB与端子根部不会发生硬干 涉.如上图3.
2.若压入深度高与内鱼眼上緣,需保证干涉位置低于内鱼眼上缘.
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(四)鱼眼孔形状分析 强度区
基本功能: 提供端子本身强度,防止插入时挫曲
设计要点: 在不影响保持力区域的前提下,尽量增加端子根部 宽度,防止端子在压入时发生弯曲,折斷,挫曲等不 良.
此课件下载可自行编辑修改，仅供参考！ 感谢您的支持，我们努力做得更好！谢谢
PCB孔铜铂层.
设计要点: 1.为增加端子保持力,在允许范围内尽量增大端子与
PCB孔间干涉量. 2.可通过调整两个简单支梁宽度厚度,以改变与PCB
间的干涉力. 3.设计上一般使压入深度低于内鱼眼上緣.若压入深
度高于内鱼眼上緣,则要避免硬干涉产生.请参考 下页.
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(四)鱼眼孔形状分析
PCB上表面