详细分析机电1-Wire接触封装解决方案及其安装方法

 

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。

 

 

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。

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。

 

表1. 封装和接触焊盘尺寸

 

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》（https://www.analog.com/cn/technical-articles/injection-molding-an-ic-into-a-connector-or-consumable-item.html）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

 

我们的网站提供了1-Wire接触封装的鉴定试验报告（https://www.analog.com/media/en/technical-documentation/tech-articles/sd4801-2.pdf）。

 

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。

 

表3.相关器件

 

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原文标题：详细分析机电1-Wire接触封装解决方案及其安装方法

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