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摘要
本文介紹已獲專利的適用于機電接觸應用的1-Wire®接觸封裝解決方案，并對比傳統的封裝解決方案以展示1-Wire接觸封裝解決方案的優越性。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，并作了機械規格和可靠性分析。
引言
越來越多的系統要求為傳統的非電子外設或耗材添加電子功能，包括存儲校準數據或制造信息，或者存儲外設、配件或耗材的OEM認證。這就要求系統需要添加存儲和安全功能，還必須在主機和外設之間添加機電連接功能。
已獲專利的1-Wire接觸封裝（以前稱為SFN封裝）專為機電接觸環境而設計，典型應用包括對象識別、身份驗證、以及使用存儲芯片中的數據進行自動校準。身份驗證可以確保產品的可靠性和質量，從而避免假冒產品的出現。該封裝非常適合打印機耗材、醫療傳感器和試劑瓶等應用。
1-Wire接觸封裝僅設計用于接觸，不能用于焊接。
1-Wire接觸封裝
1-Wire接觸封裝是將機電觸點整合到應用中的出色解決方案，它將IC和接觸焊盤集成到單個封裝中以減小產品尺寸并提高機械可靠性。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。
封裝特性
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。
表1. 封裝和接觸焊盤尺寸
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或類似產品。有關其它機械數據，請參閱表1列出的外形圖。
安裝方法
該封裝首選安裝方法是使用機械夾具。客戶必須根據其應用設計與終端產品相兼容的機械夾具。圖3顯示了一種定制固定夾具的理論設計，圖4顯示了一種已經商用的機械夾具，其已經被集成到了待認證的物品中。該封裝也可以被注塑成型為塑料部件，如《將IC注塑到一個連接器或消耗品內》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®公司生產這些適用于各種環境的壓敏粘合劑產品。
選擇連接器
1-Wire接觸封裝經過專門設計，可與低成本的行業標準連接器兼容。此處顯示了兩個商用連接器及其大致尺寸。
示例1：Bourns 70AB/公頭——模塊化觸點
圖5顯示了這種連接器的大致觸點位置，觸點間距為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，并且便于在插入時擦拭觸點。
圖5.Bourns 70AB/公頭——模塊化觸點。
示例2：Mill-Max系列811/813彈簧式觸點
圖6顯示了這種連接器的大致觸點位置，觸點間距為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。
圖7.第三方觸點解決方案。
示例3：定制觸點設計指南
圖8展示了一種定制彈簧觸點的指南，該觸點為貫通式安裝，即可以使得封裝沿著彈簧滑動，并且在插入時擦拭觸點。
圖8.定制觸點示例。
可靠性測試
可靠性測試對該封裝進行鑒定試驗，以確保在-40°C至+85°C的工業應用溫度范圍內，該封裝滿足與常規IC封裝相同的可靠性要求。
表2.1-Wire接觸封裝鑒定試驗
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試驗A |
工作壽命測試（+125°C，5.5 V，1000小時） |
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機械驗證測試（X射線，尺寸，絲印，引線完整性） |
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儲存壽命測試（+150°C，無偏壓，1000小時） |
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溫度循環測試（-55°C至+125°C，1000次循環） |
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偏壓溫度濕度測試（+85°C，85%相對濕度，5.5 V，1000小時） |
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無偏壓防潮測試（85°C，85%相對濕度，1000小時） |
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試驗B |
機械壽命測試（沖擊試驗200 g，30次循環），然后進行溫度循環測試（–55°C至+125°C，1000次循環） |
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機械壽命測試（振動10 g，x、y、z軸5 Hz至2 kHz，30小時），然后進行偏壓溫度濕度測試（+85°C，85%相對濕度，5.5 V，1000小時）。 |
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我們的網站提供了1-Wire接觸封裝的鑒定試驗報告。
結語
相比于將焊有芯片的PCB模塊安裝到待識別的外設物品上，1-Wire接觸封裝是一種經濟高效的替代方案，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電池應用等低成本連接器提供電氣連接，可靠性與常規IC的封裝相當。
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關于作者
Aaron Arellano擔任ADI公司應用工程師已有10多年。他目前從事協調設計、驗證和客戶應用等工作。在此期間，他開發了多種軟件工具、評估套件和參考設計，幫助了多家客戶和許多同事了解并應用ADI公司的高性能安全IC。在加入ADI公司之前，Aaron在信息技術、網絡管理和計算機硬件領域擔任過不同職務，工作時間超過15年。他擁有電氣工程學士學位。
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