Youtube
Podívejme se, jak to funguje:
Wklobouk jePress-fit?
Lisované uložení je uložení s přesahem mezi dvěma částmi, ve kterém je jedna část tlačena pod tlakem do o něco menšího otvoru ve druhé.
Doslova jde o jakýsi interferenční fit.
Technologie lisování je široce používána a připojení na PCB je jednou z jejích typických aplikací.
Při popisu v čínštině obvykle používáme různé výrazy jako krimpování, lisování a krimpování.Průmysl se často používá k přímému popisu „Press fit“.Hlavním zaměřením tohoto článku je také aplikace lisovaného uložení v průmyslu desek plošných spojů (několik běžných lisovaných kolíků).
Jaké jsou výhody Press fit?
Hlavní metody pro instalaci dílů na PCB jsou svařování a lisování.Porovnejme výhody a nevýhody těchto dvou způsobů připojení s některými konvenčními daty.
| Pájení | Press-fit | |
| spotřeba | 30-40 kW | 4-6 kW |
| životní prostředí | Svařovací vzduch a bydliště | Žádné bydliště |
| náklady | Potřebujete PA, PPS | Žádný problém s rezervovanou teplotou, použijte levnější materiál, jako je PBT, PET atd. |
| Zařízení | Velká investice a velké plošné náklady | Nízká investice a malá plocha |
| Volné místo | 5-15 mm | 2 mm |
| Rychlost poruchy | 0,05 fit | 0,005 fit |
Ze srovnávacích dat můžeme vidět, že Press fit je z hlediska určitých výkonnostních ukazatelů lepší způsob připojení PCB než svařování.Svařování samozřejmě není zbytečné, jinak na DPS nebude tolik svařovacích bodů.Například svařování má obvykle větší toleranci pro rozměrovou toleranci kolíků a svařovací spojení je stabilnější, nicméně Press Fit je lepší v mnoha indikátorech funkcí.
Běžné metody návrhu lisovaného uložení
Před představením metody návrhu je nutné představit dva běžně používané pojmy:
PTH: Pokovené skrz díru
EON: Eye of the Needle
V současné době jsou kolíky používané na Press fit v podstatě elastické kolíky, známé také jako poddajné kolíky, které mají obecně větší průměr než PTH.Během procesu montáže dojde k deformaci jehlových dílů, což povede ke spojovací ploše s tuhým PTH.Ve srovnání s pevnou jehlou může vyhovující jehla umožnit větší toleranci PTH.
Jehla s dírkou se postupně stala hlavním proudem na trhu.Má jednoduchý design a lze jej použít s otevřenými patenty.I když nevyžaduje příliš velké konstrukční úsilí, lze jej použít také s hotovými konstrukčními řešeními, která se vyznačují nízkou vkládací silou a vysokou přídržnou silou.
Obrázek výše ukazuje několik společných struktur kolíků/svorek.První je nejběžnější schéma návrhu.Základní schéma návrhu dírek má jednoduchou strukturu, ale vyžaduje vysokou symetrii a umístění;Druhým je patentový produkt společnosti TE Company.Na základě struktury dírky má trochu větší úhel otáčení, který se může přizpůsobit různým dírám.Má však vyšší požadavky na průměr otvoru a na otvor vytvoří určitou rotační sílu;Třetím je předchozí patent Winchester Electronics „C-PRESS“, který se vyznačuje tvarem C z průřezu.Výhodou je, že přítlačná síla je spojitá, deformace PTH je malá a nevýhodou je, že PTH s malým otvorem je obtížné dosáhnout;Poslední je kontaktní kolík typu H firmy FCI.Výhodou je snadné ovládání při krimpování, nevýhodou však obtížná výroba kontaktního kolíku.
Běžné materiály a výrobní proces
Mezi běžné materiály kolíku patří cínový bronz (CuSn4, CuSn6), mosaz (CuZn) a bílá měď (CuNiSi), mezi nimiž má bílá měď vysokou vodivost a teplota použití může přesáhnout 150 ℃;Povlak je obecně pokovován galvanickým pokovováním nebo žárovým pokovováním μ m+1 μ M Ni+Sn, SnAg nebo SnPb atd. Jak je popsáno výše, struktura kolíku je různorodá a konečným cílem je vyrobit kolík s malými rozměry. lisovací síla a velká přídržná síla za podmínek snadné výroby a nízkých nákladů.
Běžně používaným materiálem PTH je skleněné vlákno + epoxidová pryskyřice + měděná fólie o tloušťce > 1,6 a povlak je obecně cín nebo OSP.Struktura PTH je poměrně jednoduchá.Obecně řečeno, počet vrstev PCB je větší než 4. Otvor PTH je obecně přísný a specifické požadavky závisí na konstrukci kolíku.Obecně je tloušťka měděného pokovení asi 30-55 μm.Tloušťka nánosu cínu je obecně > 1 μm.
Analýza lisovacího/vytahovacího procesu
Vezmeme-li jako příklad nejběžnější strukturu dírky, jak je znázorněno na obrázku níže, dochází k typické změně tlakové křivky v celém procesu zatlačování a vytahování, což také souvisí s konstrukčním návrhem kolíku.
Probíhá tisk:
1. Čep se vloží do otvoru a hrot zapadne bez deformace
2. Kolík se začne zatlačovat, EON se začne deformovat a v procesu lisování se objeví první vrchol vlny
3. Čep pokračuje v lisování, EON v podstatě nemá žádnou další deformaci a lisovací síla mírně klesá
4. Čep pokračuje v tlaku dolů, což způsobuje další deformaci a vrchol druhé vlny
Objeví se v procesu lisování
Během 100 sekund po dokončení lisovací tvarovky přídržná síla rychle klesne, s poklesem asi o 20 %.Budou existovat odpovídající rozdíly podle různých provedení kolíků;24 hodin po lisování je proces studeného svařování Pin a PTH v podstatě dokončen.
To je způsobeno fyzikálními vlastnostmi kovu a je zde jen malý prostor pro zlepšení.Testem síly vytlačení lze ověřit, zda konečná přídržná síla splňuje požadavky na konstrukci výrobku.
2. Některé režimy selhání během vkládání kolíků
Jak je znázorněno na obrázku níže, čep se může během zasouvání deformovat, rozdrtit, rozdrtit, zlomit a ohnout
Toto jsou možné způsoby selhání kontaktního kolíku během procesu lisování.Vzhledem k tomu, že kontaktní kolík musí být vložen do PTH, je velmi pravděpodobné, že jej nelze po stisknutí vizuálně detekovat a poškození mechanické pevnosti nemusí být zjištěno testem elektrického výkonu
Tyto způsoby selhání je třeba během procesu lisování sledovat.PROMESS poskytuje koridor křivky, okno, maximální a minimální hodnotu a další monitorovací metody, aby bylo zajištěno, že celý proces lisování každého kolíku je kontrolovatelný a spolehlivý.Zobrazení pouzdra můžete opět vidět na videu.PROMESS poskytuje vysoce přesná, 100% řešení pro řízení procesů, aby bylo zajištěno, že všechny výrobky opouštějící továrnu neobsahují vadné výrobky. Řízení procesu může také do určité míry snížit průmyslový odpad desek plošných spojů a snížit výrobní náklady.
3. Zkrat
Na povrchu čistého cínu podpoří namáhání růst cínového Whiskeru, který povede ke zkratu obvodu na desce plošných spojů a tím ohrozí funkci modulu.Konstrukční pokyny pro snížení růstu cínových vousů zahrnují snížení vkládací síly a snížení tloušťky cínového povrchu.
Mezi běžné povlakové materiály PTH patří měď, stříbro, cín atd
Jak vyřešit problém s cínovými vousy?
Při lisování nesmí být lisovací síla příliš velká, což je kontrola lisovacího procesu.Po lisování lze provést kontrolu odběru vzorků a cínové vousy pozorovat po dobu 12 týdnů
4. Otevřený obvod
Jet efekt/stažení:
Během procesu lisování Pin může dojít k mechanickému poškození desky plošných spojů.Pokud je tření příliš velké, dojde k poškrábání povrchu plošného spoje, zvýšení tření a nakonec dojde k vytlačení PTH fází.Snížení tlaku může také zabránit tryskovému efektu.
Bělící efekt/delaminace:
Při montáži lisu bude každá struktura vrstev desky plošných spojů stlačena.Pokud je působící síla příliš velká nebo PTH není stabilní, může dojít k delaminaci desky s plošnými spoji.Po určité době se vlhkost dostane do trhlin na desce s plošnými spoji, což má za následek snížený izolační výkon
Tyto dva problémy mohou být do určité míry řízeny během procesu lisování pomocí řízení lisovací síly.Po dokončení lisování lze výrobek také zkontrolovat pomocí testu kontaktního odporu a metalografické analýzy.Zkoušku kontaktního odporu lze použít jako rutinní zkušební položku a samotná metalografická analýza je pro produkt destruktivní, takže lze provádět pravidelnou kontrolu odběru vzorků.
Běžné metody testování spolehlivosti výrobků
Jednou z běžných metod detekce je test stárnutí a druhou je test charakteristiky spojení
Stárnutí má simulovat stav po dlouhé době používání prostřednictvím testovacího zařízení.Mezi běžné metody stárnutí patří:
1. Teplé proplachování: - 40 ℃ ~ 60 ℃, nepřetržitá změna po dobu 30 minut
2. Vysoká teplota: 125 ℃, 250 hodin
3. Klimatická sekvence: 16 hodin vysoká teplota → 24 hodin horko a vlhko → 2 hodiny nízká teplota →
4. Vibrace
5. Plynová koroze: 10 dní, H2S, SO2
Test má hlavně otestovat tlačnou sílu a elektrický výkon.
Mezi běžné metody patří:
1. Vytlačovací síla (přídržná síla): ＞ 20N (podle požadavků na design výrobku)
2. Kontaktní odpor: ＜ 0,5 Ω (podle požadavků na design výrobku)
Čas odeslání: 10. listopadu 2022