詳細(xì)分析機(jī)電1-Wire接觸封裝解決方案及其安裝方法

本文介紹已獲專利的適用于機(jī)電接觸應(yīng)用的1-Wire接觸封裝解決方案，并對比傳統(tǒng)的封裝解決方案以展示1-Wire接觸封裝解決方案的優(yōu)越性。本文還就如何將該解決方案安裝到配件或耗材提供了建議，并作了機(jī)械規(guī)格和可靠性分析。

越來越多的系統(tǒng)要求為傳統(tǒng)的非電子外設(shè)或耗材添加電子功能，包括存儲(chǔ)校準(zhǔn)數(shù)據(jù)或制造信息，或者存儲(chǔ)外設(shè)、配件或耗材的OEM認(rèn)證。這就要求系統(tǒng)需要添加存儲(chǔ)和安全功能，還必須在主機(jī)和外設(shè)之間添加機(jī)電連接功能。

已獲專利的1-Wire接觸封裝（以前稱為SFN封裝）專為機(jī)電接觸環(huán)境而設(shè)計(jì)，典型應(yīng)用包括對象識別、身份驗(yàn)證、以及使用存儲(chǔ)芯片中的數(shù)據(jù)進(jìn)行自動(dòng)校準(zhǔn)。身份驗(yàn)證可以確保產(chǎn)品的可靠性和質(zhì)量，從而避免假冒產(chǎn)品的出現(xiàn)。該封裝非常適合打印機(jī)耗材、醫(yī)療傳感器和試劑瓶等應(yīng)用。

1-Wire接觸封裝僅設(shè)計(jì)用于接觸，不能用于焊接。

1-Wire接觸封裝是將機(jī)電觸點(diǎn)整合到應(yīng)用中的出色解決方案，它將IC和接觸焊盤集成到單個(gè)封裝中以減小產(chǎn)品尺寸并提高機(jī)械可靠性。圖1為1-Wire接觸封裝的示意圖。

圖1. 6 mm × 6 mm × 0.9 mm 1-Wire接觸封裝。

1-Wire接觸封裝提供三種尺寸（如表1所示），圖2顯示了這三種封裝的相對尺寸。

圖2. 1-Wire接觸封裝尺寸（底視圖）

芯片的引線框架由CDA194銅合金制成，焊盤鍍有1.02 μm的鎳、0.02 μm的鈀和0.005 μm的金。芯片的塑封材料是Sumitomo G600/G770或類似產(chǎn)品。有關(guān)其它機(jī)械數(shù)據(jù)，請參閱表1列出的外形圖。

表1. 封裝和接觸焊盤尺寸

該封裝首選安裝方法是使用機(jī)械夾具?？蛻舯仨毟鶕?jù)其應(yīng)用設(shè)計(jì)與終端產(chǎn)品相兼容的機(jī)械夾具。圖3顯示了一種定制固定夾具的理論設(shè)計(jì)，圖4顯示了一種已經(jīng)商用的機(jī)械夾具，其已經(jīng)被集成到了待認(rèn)證的物品中。該封裝也可以被注塑成型為塑料部件，如《將IC注塑到一個(gè)連接器或消耗品內(nèi)》（https://www.analog.com/cn/technical-articles/injection-molding-an-ic-into-a-connector-or-consumable-item.html）所述。

圖3. 插入1-Wire接觸封裝前和插入1-Wire接觸封裝后的固定夾具

圖4. 最終產(chǎn)品中的1-Wire接觸封裝的安裝夾具

可以用雙面泡沫膠帶或雙面膠帶替代夾具。3M公司生產(chǎn)這些適用于各種環(huán)境的壓敏粘合劑產(chǎn)品。

1-Wire接觸封裝經(jīng)過專門設(shè)計(jì)，可與低成本的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)連接器兼容。此處顯示了兩個(gè)商用連接器及其大致尺寸。

示例1：Bourns 70AB/公頭—模塊化觸點(diǎn)

圖5顯示了這種連接器的大致觸點(diǎn)位置，觸點(diǎn)間距為1.27 mm。這種連接器適用于6.5 mm × 3.5 mm和6.0 mm × 6.0 mm的1-Wire接觸封裝，并且便于在插入時(shí)擦拭觸點(diǎn)。

圖5. Bourns 70AB/公頭—模塊化觸點(diǎn)。

示例2：Mill-Max系列811/813彈簧式觸點(diǎn)

圖6顯示了這種連接器的大致觸點(diǎn)位置，觸點(diǎn)間距為2.54 mm。這種連接器適用于所有三種1-Wire接觸封裝。

圖6. Mill-Max系列811/813觸點(diǎn)。

圖7. 第三方觸點(diǎn)解決方案

示例3：定制觸點(diǎn)設(shè)計(jì)指南

圖8展示了一種定制彈簧觸點(diǎn)的指南，該觸點(diǎn)為貫通式安裝，即可以使得封裝沿著彈簧滑動(dòng)，并且在插入時(shí)擦拭觸點(diǎn)。

圖8. 定制觸點(diǎn)示例。

可靠性測試對該封裝進(jìn)行鑒定試驗(yàn)，以確保在-40°C至+85°C的工業(yè)應(yīng)用溫度范圍內(nèi)，該封裝滿足與常規(guī)IC封裝相同的可靠性要求。

表2. 1-Wire接觸封裝鑒定試驗(yàn)

我們的網(wǎng)站提供了1-Wire接觸封裝的鑒定試驗(yàn)報(bào)告（https://www.analog.com/media/en/technical-documentation/tech-articles/sd4801-2.pdf）。

相比于將焊有芯片的PCB模塊安裝到待識別的外設(shè)物品上，1-Wire接觸封裝是一種經(jīng)濟(jì)高效的替代方案，可以使用夾具或雙面膠帶安裝1-Wire接觸封裝。這種封裝可以用于為手機(jī)電池應(yīng)用等低成本連接器提供電氣連接，可靠性與常規(guī)IC的封裝相當(dāng)。

表3.相關(guān)器件