對于經(jīng)濟型的車載導航、信息娛樂系統(tǒng)、電動和混合動力傳動系統(tǒng)來說,市場需求一直極為高漲。各種先進的車輛安全功能,例如防抱死制動、穩(wěn)定性控制以及傳感器控制的胎壓監(jiān)測等,都在蓬勃的發(fā)展。汽車制造商需要經(jīng)濟高效的策略從而設計并裝配出高耐久性的電氣與電子系統(tǒng)。
制造商正在逐漸轉(zhuǎn)為采用壓配合技術來加強和替換焊接位置。在壓配合技術中,彈性銷和鍍層通孔 (PTH) 是主要的組成部分。PTH 鉆入到分層電路板中,采取電鍍工藝,一般采用鍍銅,從而在壓配合銷的插入部分上形成電路。主要的優(yōu)勢在于連接和電氣觸點高度可靠。
其他行業(yè)中使用的標準壓配合形式在受控環(huán)境應用下也可發(fā)揮良好的作用。汽車應用要求具有更高的載流容量,并且能夠更好的耐受振動、熱沖擊和各種環(huán)境條件。技術上的進步可以解決這些挑戰(zhàn),說服 OEM 以及汽車行業(yè)的一級供應商從波峰焊工藝轉(zhuǎn)換為壓配合技術。
壓配合的接口選項
壓配合銷也稱為順應針,一般采用彈性橫截面,直徑超過 PTH。在裝配過程中,壓配合銷的壓配合區(qū)域發(fā)生變形,產(chǎn)生與剛性 PTH 的接口。壓配合銷集成到汽車連接器與模塊當中,與非順應式的實心插針相比,可以為 PTH 提供更大的公差。壓配合連接器提供多種尺寸、形狀、樣式與螺距,根據(jù)具體應用的要求,可采取單銷或任何數(shù)量的多銷形式。
柔性壓配合銷的反應速度接近彈簧,有助于保護 PTH 的完整性。印刷電路板基板上鍍層鉆孔的孔公差較小,因此,鍍層厚度會直接影響到插入力,必須嚴格控制以達到適宜的銷插入效果,而不會造成鍍銀情況下常見的過度摩擦問題。
這樣可以實現(xiàn)永久性的連接,高度可靠,帶來耐沖擊的氣密接口而不存在腐蝕的風險。入口角度是一個重要的參數(shù),能夠影響到插入力并防止 PTH 損壞。順應區(qū)域外表面的輪廓也可在很大程度上幫助確定插入力,以及減輕對側(cè)壁位置的潛在損傷。
壓配合銷連接可同時用于印刷電路板的兩側(cè),實現(xiàn)靈活的雙側(cè)通孔和 SMT 印刷電路板裝配。多層堆疊的印刷電路板可能需要使用板對板的壓配合尾插。在發(fā)動機和變速箱模塊的尺寸日益減小的過程中,壓配合銷可以幫助在緊密的銷配置中保護靈敏的組件并節(jié)約寶貴的空間。在尺寸更小的封裝應用中,例如傳感器和交換機等,壓配合銷往往直接在外殼內(nèi)部成型。
對于汽車應用來說,尤其重要的一點是要在低插入力和高保持力之間實現(xiàn)良好的平衡。經(jīng)濟型的“針眼”(EON) 接口是一種非常流行、客戶首選的壓配合樣式,具有出色的電氣接觸效果與保持力,確保惡劣條件下的連接效果。
插入力過度的影響
錫須:
在純錫的表面上,應力會促進錫須的增長,導致印刷電路板的軌道之間發(fā)生短路,危害到模塊的功能。減輕錫須生長的設計指導原則包括減輕插入力,以及縮減錫表面的厚度。
射流效應:
在壓配合銷的插入過程中,印刷電路板會發(fā)生機械損傷。如果摩擦過大,那么表面會刮向下方,達到壓入方向的前部,這樣又會進一步加劇摩擦。PTH 最終會被切下,向外推出到底部位置。減小插入力即可避免發(fā)生射流效應。
增白效應:
在壓配合銷抵達最終位置后,印刷電路板各層組成的結(jié)構(gòu)將受壓配合銷力的壓迫。如果施加過度的力或者 PTH 發(fā)生不穩(wěn)定,那么受力會導致印刷電路板部分分層。經(jīng)過一段時間后裂縫會使水分進入,導致隔離性能降低。降低插入力,并且采用高品質(zhì)的印刷電路板產(chǎn)品,可以減輕增白效應。
壓配合材料厚度、標稱印刷電路板孔徑、配對葉片寬度:
壓配合材料厚度(毫米)標稱印刷電路板孔徑(毫米)配對葉片寬度(毫米)
壓配合技術在汽車電子中的應用1
熱設計上的優(yōu)勢
大多數(shù)的汽車應用對于乘客艙電子組件屬于 SAE 二級 (105°C) 分類,對于發(fā)動機罩下電子組件屬于 SAE 三級 (125°C) 分類。SAE 四級 (150°C) 分類應用較為少見。
如果需要二次焊接,則工藝中產(chǎn)生的熱可造成印刷電路板以及連接的電子組件損壞。壓配合技術可以完全消除多余的熱循環(huán),通過施力即可實現(xiàn)裝配工藝中的二次連接。
減排和燃油經(jīng)濟性方面的技術,以及車載電子、導航和安全功能等,都會在發(fā)動機艙內(nèi)部積聚起熱量。壓配合銷提供的接口高度可靠,自然耗散熱量,與焊接接縫相比熱閾值要高得多,而故障率則較低。壓配合銷適用于從較低到極高電流的應用,不會產(chǎn)生焊接接縫中常見的熱積聚。
壓配合銷無需高溫焊接工藝,不存在裝配工藝中焊料結(jié)塊彈出的風險,也不會出現(xiàn)冷焊點和焊劑殘渣,而這些都會潛在的導致短路或印刷電路板損壞。
遷移到壓配合銷技術
在從焊接遷移到壓配合銷技術的過程中,重要的一點是要與經(jīng)驗豐富的供應商合作。很多因素都會影響到壓配合銷的阻力,其中包括材料厚度、葉片寬度和印刷電路板的 PTH 直徑等。即使鍍層直徑發(fā)生微小的變化,也會對插入力和保持力產(chǎn)生巨大的影響。這類變化可以決定是不斷出現(xiàn)關鍵性的故障,還是實現(xiàn)高性能的連接效果。
在行業(yè)標準不斷演進的過程中,壓配合銷技術所實現(xiàn)的銷間距也越來越窄,尺寸也越來越小,與逐步提高的密度、電子和電氣化的發(fā)展趨勢相適應。通過通用的壓配合技術,汽車制造商可以實現(xiàn)顯著的應用優(yōu)勢,節(jié)省印刷電路板的裝配成本,同時滿足嚴格的制造要求以及全球計劃的需求。 對于經(jīng)濟型的車載導航、信息娛樂系統(tǒng)、電動和混合動力傳動系統(tǒng)來說,市場需求一直極為高漲。各種先進的車輛安全功能,例如防抱死制動、穩(wěn)定性控制以及傳感器控制的胎壓監(jiān)測等,都在蓬勃的發(fā)展。汽車制造商需要經(jīng)濟高效的策略從而設計并裝配出高耐久性的電氣與電子系統(tǒng)。
制造商正在逐漸轉(zhuǎn)為采用壓配合技術來加強和替換焊接位置。在壓配合技術中,彈性銷和鍍層通孔 (PTH) 是主要的組成部分。PTH 鉆入到分層電路板中,采取電鍍工藝,一般采用鍍銅,從而在壓配合銷的插入部分上形成電路。主要的優(yōu)勢在于連接和電氣觸點高度可靠。
其他行業(yè)中使用的標準壓配合形式在受控環(huán)境應用下也可發(fā)揮良好的作用。汽車應用要求具有更高的載流容量,并且能夠更好的耐受振動、熱沖擊和各種環(huán)境條件。技術上的進步可以解決這些挑戰(zhàn),說服 OEM 以及汽車行業(yè)的一級供應商從波峰焊工藝轉(zhuǎn)換為壓配合技術。
壓配合的接口選項
壓配合銷也稱為順應針,一般采用彈性橫截面,直徑超過 PTH。在裝配過程中,壓配合銷的壓配合區(qū)域發(fā)生變形,產(chǎn)生與剛性 PTH 的接口。壓配合銷集成到汽車連接器與模塊當中,與非順應式的實心插針相比,可以為 PTH 提供更大的公差。壓配合連接器提供多種尺寸、形狀、樣式與螺距,根據(jù)具體應用的要求,可采取單銷或任何數(shù)量的多銷形式。
柔性壓配合銷的反應速度接近彈簧,有助于保護 PTH 的完整性。印刷電路板基板上鍍層鉆孔的孔公差較小,因此,鍍層厚度會直接影響到插入力,必須嚴格控制以達到適宜的銷插入效果,而不會造成鍍銀情況下常見的過度摩擦問題。
這樣可以實現(xiàn)永久性的連接,高度可靠,帶來耐沖擊的氣密接口而不存在腐蝕的風險。入口角度是一個重要的參數(shù),能夠影響到插入力并防止 PTH 損壞。順應區(qū)域外表面的輪廓也可在很大程度上幫助確定插入力,以及減輕對側(cè)壁位置的潛在損傷。
壓配合銷連接可同時用于印刷電路板的兩側(cè),實現(xiàn)靈活的雙側(cè)通孔和 SMT 印刷電路板裝配。多層堆疊的印刷電路板可能需要使用板對板的壓配合尾插。在發(fā)動機和變速箱模塊的尺寸日益減小的過程中,壓配合銷可以幫助在緊密的銷配置中保護靈敏的組件并節(jié)約寶貴的空間。在尺寸更小的封裝應用中,例如傳感器和交換機等,壓配合銷往往直接在外殼內(nèi)部成型。
對于汽車應用來說,尤其重要的一點是要在低插入力和高保持力之間實現(xiàn)良好的平衡。經(jīng)濟型的“針眼”(EON) 接口是一種非常流行、客戶首選的壓配合樣式,具有出色的電氣接觸效果與保持力,確保惡劣條件下的連接效果。
插入力過度的影響
錫須:
在純錫的表面上,應力會促進錫須的增長,導致印刷電路板的軌道之間發(fā)生短路,危害到模塊的功能。減輕錫須生長的設計指導原則包括減輕插入力,以及縮減錫表面的厚度。
射流效應:
在壓配合銷的插入過程中,印刷電路板會發(fā)生機械損傷。如果摩擦過大,那么表面會刮向下方,達到壓入方向的前部,這樣又會進一步加劇摩擦。PTH 最終會被切下,向外推出到底部位置。減小插入力即可避免發(fā)生射流效應。
增白效應:
在壓配合銷抵達最終位置后,印刷電路板各層組成的結(jié)構(gòu)將受壓配合銷力的壓迫。如果施加過度的力或者 PTH 發(fā)生不穩(wěn)定,那么受力會導致印刷電路板部分分層。經(jīng)過一段時間后裂縫會使水分進入,導致隔離性能降低。降低插入力,并且采用高品質(zhì)的印刷電路板產(chǎn)品,可以減輕增白效應。
壓配合材料厚度、標稱印刷電路板孔徑、配對葉片寬度:
壓配合材料厚度(毫米)標稱印刷電路板孔徑(毫米)配對葉片寬度(毫米)
壓配合技術在汽車電子中的應用1
熱設計上的優(yōu)勢
大多數(shù)的汽車應用對于乘客艙電子組件屬于 SAE 二級 (105°C) 分類,對于發(fā)動機罩下電子組件屬于 SAE 三級 (125°C) 分類。SAE 四級 (150°C) 分類應用較為少見。
如果需要二次焊接,則工藝中產(chǎn)生的熱可造成印刷電路板以及連接的電子組件損壞。壓配合技術可以完全消除多余的熱循環(huán),通過施力即可實現(xiàn)裝配工藝中的二次連接。
減排和燃油經(jīng)濟性方面的技術,以及車載電子、導航和安全功能等,都會在發(fā)動機艙內(nèi)部積聚起熱量。壓配合銷提供的接口高度可靠,自然耗散熱量,與焊接接縫相比熱閾值要高得多,而故障率則較低。壓配合銷適用于從較低到極高電流的應用,不會產(chǎn)生焊接接縫中常見的熱積聚。
壓配合銷無需高溫焊接工藝,不存在裝配工藝中焊料結(jié)塊彈出的風險,也不會出現(xiàn)冷焊點和焊劑殘渣,而這些都會潛在的導致短路或印刷電路板損壞。
遷移到壓配合銷技術
在從焊接遷移到壓配合銷技術的過程中,重要的一點是要與經(jīng)驗豐富的供應商合作。很多因素都會影響到壓配合銷的阻力,其中包括材料厚度、葉片寬度和印刷電路板的 PTH 直徑等。即使鍍層直徑發(fā)生微小的變化,也會對插入力和保持力產(chǎn)生巨大的影響。這類變化可以決定是不斷出現(xiàn)關鍵性的故障,還是實現(xiàn)高性能的連接效果。
在行業(yè)標準不斷演進的過程中,壓配合銷技術所實現(xiàn)的銷間距也越來越窄,尺寸也越來越小,與逐步提高的密度、電子和電氣化的發(fā)展趨勢相適應。通過通用的壓配合技術,汽車制造商可以實現(xiàn)顯著的應用優(yōu)勢,節(jié)省印刷電路板的裝配成本,同時滿足嚴格的制造要求以及全球計劃的需求。