作者：Aaron Arellano，应用工程师
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 | |
6.5 × 3.5 × 0.7 | 2.7 × 2.7 | 2.7 × 2.7 | T23A6N+1 | |
6 × 6 × 0.9 | 3.55 × 2.6 | 5.05 × 2.6 | G266N+1 |
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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关于ADI公司
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关于作者
Aaron Arellano担任ADI公司应用工程师已有10多年。他目前从事协调设计、验证和客户应用等工作。在此期间，他开发了多种软件工具、评估套件和参考设计，帮助了多家客户和许多同事了解并应用ADI公司的高性能安全IC。在加入ADI公司之前，Aaron在信息技术、网络管理和计算机硬件领域担任过不同职务，工作时间超过15年。他拥有电气工程学士学位。
