《電子技術(shù)應(yīng)用》
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壓配合技術(shù)在汽車電子中的應(yīng)用

2016-07-08

  對(duì)于經(jīng)濟(jì)型的車載導(dǎo)航、信息娛樂(lè)系統(tǒng)、電動(dòng)和混合動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)來(lái)說(shuō),市場(chǎng)需求一直極為高漲。各種先進(jìn)的車輛安全功能,例如防抱死制動(dòng)、穩(wěn)定性控制以及傳感器控制的胎壓監(jiān)測(cè)等,都在蓬勃的發(fā)展。汽車制造商需要經(jīng)濟(jì)高效的策略從而設(shè)計(jì)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(shù)來(lái)加強(qiáng)和替換焊接位置。在壓配合技術(shù)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(shì)在于連接和電氣觸點(diǎn)高度可靠。

  其他行業(yè)中使用的標(biāo)準(zhǔn)壓配合形式在受控環(huán)境應(yīng)用下也可發(fā)揮良好的作用。汽車應(yīng)用要求具有更高的載流容量,并且能夠更好的耐受振動(dòng)、熱沖擊和各種環(huán)境條件。技術(shù)上的進(jìn)步可以解決這些挑戰(zhàn),說(shuō)服 OEM 以及汽車行業(yè)的一級(jí)供應(yīng)商從波峰焊工藝轉(zhuǎn)換為壓配合技術(shù)。

  壓配合的接口選項(xiàng)

  壓配合銷也稱為順應(yīng)針,一般采用彈性橫截面,直徑超過(guò) PTH。在裝配過(guò)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(dāng)中,與非順應(yīng)式的實(shí)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(yīng)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(yīng)速度接近彈簧,有助于保護(hù) 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(huì)直接影響到插入力,必須嚴(yán)格控制以達(dá)到適宜的銷插入效果,而不會(huì)造成鍍銀情況下常見(jiàn)的過(guò)度摩擦問(wèn)題。

  這樣可以實(shí)現(xiàn)永久性的連接,高度可靠,帶來(lái)耐沖擊的氣密接口而不存在腐蝕的風(fēng)險(xiǎn)。入口角度是一個(gè)重要的參數(shù),能夠影響到插入力并防止 PTH 損壞。順應(yīng)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(duì)側(cè)壁位置的潛在損傷。

  壓配合銷連接可同時(shí)用于印刷電路板的兩側(cè),實(shí)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(duì)板的壓配合尾插。在發(fā)動(dòng)機(jī)和變速箱模塊的尺寸日益減小的過(guò)程中,壓配合銷可以幫助在緊密的銷配置中保護(hù)靈敏的組件并節(jié)約寶貴的空間。在尺寸更小的封裝應(yīng)用中,例如傳感器和交換機(jī)等,壓配合銷往往直接在外殼內(nèi)部成型。

  對(duì)于汽車應(yīng)用來(lái)說(shuō),尤其重要的一點(diǎn)是要在低插入力和高保持力之間實(shí)現(xiàn)良好的平衡。經(jīng)濟(jì)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(guò)度的影響

  錫須:

  在純錫的表面上,應(yīng)力會(huì)促進(jìn)錫須的增長(zhǎng),導(dǎo)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(zhǎng)的設(shè)計(jì)指導(dǎo)原則包括減輕插入力,以及縮減錫表面的厚度。

  射流效應(yīng)

  在壓配合銷的插入過(guò)程中,印刷電路板會(huì)發(fā)生機(jī)械損傷。如果摩擦過(guò)大,那么表面會(huì)刮向下方,達(dá)到壓入方向的前部,這樣又會(huì)進(jìn)一步加劇摩擦。PTH 最終會(huì)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(yīng)。

  增白效應(yīng):

  在壓配合銷抵達(dá)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(guò)度的力或者 PTH 發(fā)生不穩(wěn)定,那么受力會(huì)導(dǎo)致印刷電路板部分分層。經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后裂縫會(huì)使水分進(jìn)入,導(dǎo)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(yīng)。

  壓配合材料厚度、標(biāo)稱印刷電路板孔徑、配對(duì)葉片寬度:

  壓配合材料厚度(毫米)標(biāo)稱印刷電路板孔徑(毫米)配對(duì)葉片寬度(毫米)

  壓配合技術(shù)在汽車電子中的應(yīng)用1

  熱設(shè)計(jì)上的優(yōu)勢(shì)

  大多數(shù)的汽車應(yīng)用對(duì)于乘客艙電子組件屬于 SAE 二級(jí) (105°C) 分類,對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)罩下電子組件屬于 SAE 三級(jí) (125°C) 分類。SAE 四級(jí) (150°C) 分類應(yīng)用較為少見(jiàn)。

  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(shù)可以完全消除多余的熱循環(huán),通過(guò)施力即可實(shí)現(xiàn)裝配工藝中的二次連接。

  減排和燃油經(jīng)濟(jì)性方面的技術(shù),以及車載電子、導(dǎo)航和安全功能等,都會(huì)在發(fā)動(dòng)機(jī)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(yīng)用,不會(huì)產(chǎn)生焊接接縫中常見(jiàn)的熱積聚。

  壓配合銷無(wú)需高溫焊接工藝,不存在裝配工藝中焊料結(jié)塊彈出的風(fēng)險(xiǎn),也不會(huì)出現(xiàn)冷焊點(diǎn)和焊劑殘?jiān)@些都會(huì)潛在的導(dǎo)致短路或印刷電路板損壞。

  遷移到壓配合銷技術(shù)

  在從焊接遷移到壓配合銷技術(shù)的過(guò)程中,重要的一點(diǎn)是要與經(jīng)驗(yàn)豐富的供應(yīng)商合作。很多因素都會(huì)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(huì)對(duì)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(guān)鍵性的故障,還是實(shí)現(xiàn)高性能的連接效果。

  在行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)不斷演進(jìn)的過(guò)程中,壓配合銷技術(shù)所實(shí)現(xiàn)的銷間距也越來(lái)越窄,尺寸也越來(lái)越小,與逐步提高的密度、電子和電氣化的發(fā)展趨勢(shì)相適應(yīng)。通過(guò)通用的壓配合技術(shù),汽車制造商可以實(shí)現(xiàn)顯著的應(yīng)用優(yōu)勢(shì),節(jié)省印刷電路板的裝配成本,同時(shí)滿足嚴(yán)格的制造要求以及全球計(jì)劃的需求?! ?duì)于經(jīng)濟(jì)型的車載導(dǎo)航、信息娛樂(lè)系統(tǒng)、電動(dòng)和混合動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)來(lái)說(shuō),市場(chǎng)需求一直極為高漲。各種先進(jìn)的車輛安全功能,例如防抱死制動(dòng)、穩(wěn)定性控制以及傳感器控制的胎壓監(jiān)測(cè)等,都在蓬勃的發(fā)展。汽車制造商需要經(jīng)濟(jì)高效的策略從而設(shè)計(jì)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(shù)來(lái)加強(qiáng)和替換焊接位置。在壓配合技術(shù)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(shì)在于連接和電氣觸點(diǎn)高度可靠。

  其他行業(yè)中使用的標(biāo)準(zhǔn)壓配合形式在受控環(huán)境應(yīng)用下也可發(fā)揮良好的作用。汽車應(yīng)用要求具有更高的載流容量,并且能夠更好的耐受振動(dòng)、熱沖擊和各種環(huán)境條件。技術(shù)上的進(jìn)步可以解決這些挑戰(zhàn),說(shuō)服 OEM 以及汽車行業(yè)的一級(jí)供應(yīng)商從波峰焊工藝轉(zhuǎn)換為壓配合技術(shù)。

  壓配合的接口選項(xiàng)

  壓配合銷也稱為順應(yīng)針,一般采用彈性橫截面,直徑超過(guò) PTH。在裝配過(guò)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(dāng)中,與非順應(yīng)式的實(shí)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(yīng)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(yīng)速度接近彈簧,有助于保護(hù) 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(huì)直接影響到插入力,必須嚴(yán)格控制以達(dá)到適宜的銷插入效果,而不會(huì)造成鍍銀情況下常見(jiàn)的過(guò)度摩擦問(wèn)題。

  這樣可以實(shí)現(xiàn)永久性的連接,高度可靠,帶來(lái)耐沖擊的氣密接口而不存在腐蝕的風(fēng)險(xiǎn)。入口角度是一個(gè)重要的參數(shù),能夠影響到插入力并防止 PTH 損壞。順應(yīng)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(duì)側(cè)壁位置的潛在損傷。

  壓配合銷連接可同時(shí)用于印刷電路板的兩側(cè),實(shí)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(duì)板的壓配合尾插。在發(fā)動(dòng)機(jī)和變速箱模塊的尺寸日益減小的過(guò)程中,壓配合銷可以幫助在緊密的銷配置中保護(hù)靈敏的組件并節(jié)約寶貴的空間。在尺寸更小的封裝應(yīng)用中,例如傳感器和交換機(jī)等,壓配合銷往往直接在外殼內(nèi)部成型。

  對(duì)于汽車應(yīng)用來(lái)說(shuō),尤其重要的一點(diǎn)是要在低插入力和高保持力之間實(shí)現(xiàn)良好的平衡。經(jīng)濟(jì)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(guò)度的影響

  錫須:

  在純錫的表面上,應(yīng)力會(huì)促進(jìn)錫須的增長(zhǎng),導(dǎo)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(zhǎng)的設(shè)計(jì)指導(dǎo)原則包括減輕插入力,以及縮減錫表面的厚度。

  射流效應(yīng):

  在壓配合銷的插入過(guò)程中,印刷電路板會(huì)發(fā)生機(jī)械損傷。如果摩擦過(guò)大,那么表面會(huì)刮向下方,達(dá)到壓入方向的前部,這樣又會(huì)進(jìn)一步加劇摩擦。PTH 最終會(huì)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(yīng)。

  增白效應(yīng)

  在壓配合銷抵達(dá)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(guò)度的力或者 PTH 發(fā)生不穩(wěn)定,那么受力會(huì)導(dǎo)致印刷電路板部分分層。經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后裂縫會(huì)使水分進(jìn)入,導(dǎo)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(yīng)。

  壓配合材料厚度、標(biāo)稱印刷電路板孔徑、配對(duì)葉片寬度:

  壓配合材料厚度(毫米)標(biāo)稱印刷電路板孔徑(毫米)配對(duì)葉片寬度(毫米)

  壓配合技術(shù)在汽車電子中的應(yīng)用1

  熱設(shè)計(jì)上的優(yōu)勢(shì)

  大多數(shù)的汽車應(yīng)用對(duì)于乘客艙電子組件屬于 SAE 二級(jí) (105°C) 分類,對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)罩下電子組件屬于 SAE 三級(jí) (125°C) 分類。SAE 四級(jí) (150°C) 分類應(yīng)用較為少見(jiàn)。

  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(shù)可以完全消除多余的熱循環(huán),通過(guò)施力即可實(shí)現(xiàn)裝配工藝中的二次連接。

  減排和燃油經(jīng)濟(jì)性方面的技術(shù),以及車載電子、導(dǎo)航和安全功能等,都會(huì)在發(fā)動(dòng)機(jī)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(yīng)用,不會(huì)產(chǎn)生焊接接縫中常見(jiàn)的熱積聚。

  壓配合銷無(wú)需高溫焊接工藝,不存在裝配工藝中焊料結(jié)塊彈出的風(fēng)險(xiǎn),也不會(huì)出現(xiàn)冷焊點(diǎn)和焊劑殘?jiān)?,而這些都會(huì)潛在的導(dǎo)致短路或印刷電路板損壞。

  遷移到壓配合銷技術(shù)

  在從焊接遷移到壓配合銷技術(shù)的過(guò)程中,重要的一點(diǎn)是要與經(jīng)驗(yàn)豐富的供應(yīng)商合作。很多因素都會(huì)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(huì)對(duì)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(guān)鍵性的故障,還是實(shí)現(xiàn)高性能的連接效果。

  在行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)不斷演進(jìn)的過(guò)程中,壓配合銷技術(shù)所實(shí)現(xiàn)的銷間距也越來(lái)越窄,尺寸也越來(lái)越小,與逐步提高的密度、電子和電氣化的發(fā)展趨勢(shì)相適應(yīng)。通過(guò)通用的壓配合技術(shù),汽車制造商可以實(shí)現(xiàn)顯著的應(yīng)用優(yōu)勢(shì),節(jié)省印刷電路板的裝配成本,同時(shí)滿足嚴(yán)格的制造要求以及全球計(jì)劃的需求。


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