机电1-Wire接触封装解决方案及其安装方法

机电1-Wire接触封装解决方案及其安装方法

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Aaron Arellano

Aaron Arellano

摘要

本文介绍已获专利的适用于机电接触应用的1-Wire®接触封装解决方案,并对比传统的封装解决方案以展示1-Wire接触封装解决方案的优越性。本文还就如何将该解决方案安装到配件或耗材提供了建议,并作了机械规格和可靠性分析。

引言

越来越多的系统要求为传统的非电子外设或耗材添加电子功能,包括存储校准数据或制造信息,或者存储外设、配件或耗材的OEM认证。这就要求系统需要添加存储和安全功能,还必须在主机和外设之间添加机电连接功能。

已获专利的1-Wire接触封装(以前称为SFN封装)专为机电接触环境而设计,典型应用包括对象识别、身份验证、以及使用存储芯片中的数据进行自动校准。身份验证可以确保产品的可靠性和质量,从而避免假冒产品的出现。该封装非常适合打印机耗材、医疗传感器和试剂瓶等应用。

1-Wire接触封装仅设计用于接触,不能用于焊接。

1-Wire接触封装

1-Wire接触封装是将机电触点整合到应用中的出色解决方案,它将IC和接触焊盘集成到单个封装中以减小产品尺寸并提高机械可靠性。图1为1-Wire接触封装的示意图。

图1. 6 mm × 6 mm × 0.9 mm 1-Wire接触封装。

封装特性

1-Wire接触封装提供三种尺寸(如表1所示),图2显示了这三种封装的相对尺寸。

表1. 封装和接触焊盘尺寸
封装尺寸(mm) IO焊盘(mm) GND焊盘(mm) 封装代码 外形图
3.5 × 5 × 0.35 1.2 × 4.8 1.2 × 4.8 S23A5N+1 21-0661
6.5 × 3.5 × 0.7 2.7 × 2.7 2.7 × 2.7 T23A6N+1 21-0575
6 × 6 × 0.9 3.55 × 2.6 5.05 × 2.6 G266N+1 21-0390
图2. 1-Wire接触封装尺寸(底视图)

芯片的引线框架由CDA194铜合金制成,焊盘镀有1.02 µm的镍、0.02 µm的钯和0.005 µm的金。芯片的塑封材料是Sumitomo® G600/G770或类似产品。有关其它机械数据,请参阅表1列出的外形图。

安装方法

该封装首选安装方法是使用机械夹具。客户必须根据其应用设计与终端产品相兼容的机械夹具。图3显示了一种定制固定夹具的理论设计,图4显示了一种已经商用的机械夹具,其已经被集成到了待认证的物品中。该封装也可以被注塑成型为塑料部件,如《将IC注塑到一个连接器或消耗品内》所述。

图3. 插入1-Wire接触封装前和插入1-Wire接触封装后的固定夹具
图4. 最终产品中的1-Wire接触封装的安装夹具

可以用双面泡沫胶带或双面胶带替代夹具。3M®公司生产这些适用于各种环境的压敏粘合剂产品。

选择连接器

1-Wire接触封装经过专门设计,可与低成本的行业标准连接器兼容。此处显示了两个商用连接器及其大致尺寸。

示例1:Bourns 70AB/公头—模块化触点


图5显示了这种连接器的大致触点位置,触点间距为1.27 mm。这种连接器适用于6.5 mm × 3.5 mm和6.0 mm × 6.0 mm的1-Wire接触封装,并且便于在插入时擦拭触点。

图5. Bourns 70AB/公头—模块化触点。

示例2:Mill-Max系列811/813弹簧式触点


图6显示了这种连接器的大致触点位置,触点间距为2.54 mm。这种连接器适用于所有三种1-Wire接触封装。

图6. Mill-Max®系列811/813触点。
图7. 第三方触点解决方案。

示例3:定制触点设计指南


图8展示了一种定制弹簧触点的指南,该触点为贯通式安装,即可以使得封装沿着弹簧滑动,并且在插入时擦拭触点。

图8. 定制触点示例。

可靠性测试

可靠性测试对该封装进行鉴定试验,以确保在-40°C至+85°C的工业应用温度范围内,该封装满足与常规IC封装相同的可靠性要求。

表2. 1-Wire接触封装鉴定试验
 
试验A 工作寿命测试(+125°C,5.5 V,1000小时)
机械验证测试(X射线,尺寸,丝印,引线完整性)
储存寿命测试(+150°C,无偏压,1000小时)
温度循环测试(-55°C至+125°C,1000次循环)
偏压温度湿度测试(+85°C,85%相对湿度,5.5 V,1000小时)
无偏压防潮测试(85°C,85%相对湿度,1000小时)
试验B 机械寿命测试(冲击试验200 g,30次循环),然后进行温度循环测试(–55°C至+125°C,1000次循环)
机械寿命测试(振动10 g,x、y、z轴5 Hz至2 kHz,30小时),然后进行偏压温度湿度测试(+85°C,85%相对湿度,5.5 V,1000小时)。

我们的网站提供了1-Wire接触封装的 鉴定试验报告

结语

相比于将焊有芯片的PCB模块安装到待识别的外设物品上,1-Wire接触封装是一种经济高效的替代方案,可以使用夹具或双面胶带安装1-Wire接触封装。这种封装可以用于为手机电池应用等低成本连接器提供电气连接,可靠性与常规IC的封装相当。

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