Youtube
Давайте подивимося, як це працює:
Wкапелюх єПрес-фіт？
Прес-фіт — це з’єднання двох частин, при якому одна деталь під тиском вдавлюється в трохи менший отвір в іншій.
Буквально, це різновид інтерференційної посадки.
Технологія пресування широко використовується, і з’єднання на друкованій платі є одним із типових застосувань.
Описуючи китайською мовою, ми зазвичай використовуємо різні терміни, такі як обжим, прес-фітинг і обжим.Промисловість часто використовується для опису прямого використання "прилягання".Основна увага в цій статті також приділяється застосуванню пресової посадки в промисловості друкованих плат (кілька поширених штифтів пресової посадки).
Які переваги Press fit?
Основними способами встановлення деталей на друковану плату є зварювання та пресування.Давайте порівняємо переваги та недоліки цих двох методів підключення з деякими загальноприйнятими даними.
| Пайка | Прес-фіт | |
| споживання | 30-40 кВт | 4-6 кВт |
| навколишнє середовище | Зварювання повітря та проживання | Жодного місця проживання |
| вартість | Потрібен PA、PPS | Немає проблем із зарезервованою температурою, використовуйте дешеві матеріали, такі як PBT, PET тощо. |
| Обладнання | Великі інвестиції та велика вартість площі | Низькі інвестиції та невелика площа |
| Доступна площа | 5-15 мм | 2 мм |
| Показник браку | 0,05 фіт | 0,005 підходить |
З порівняльних даних ми бачимо, що пресова посадка є кращим способом з’єднання друкованих плат, ніж зварювання за певними показниками ефективності.Звичайно, зварювання не марна, інакше на друкованій платі не буде так багато точок зварювання.Наприклад, зварювання зазвичай має більший допуск на розмірні допуски штифтів, і зварювальне з’єднання є більш стабільним. Однак Press Fit є кращим за багатьма показниками функцій.
Загальні методи проектування прес-підгонки
Перш ніж представити метод проектування, необхідно ввести два загальновживаних терміни:
PTH: наскрізний отвір із покриттям
EON: вушко голки
На даний момент штифти, які використовуються для пресування, є в основному еластичними штифтами, також відомими як сумісні штифти, які зазвичай більшого діаметру, ніж PTH.У процесі складання частини голки будуть деформуватися, що призведе до з'єднання поверхні з жорстким ПТГ.Порівняно з суцільною голкою, податлива голка може дозволити більший допуск ПТГ.
Голка для шпильок поступово стала мейнстрімом на ринку.Він простий за дизайном і може використовуватися з відкритими патентами.Навіть якщо це не вимагає надто великих зусиль при проектуванні, його також можна використовувати з готовими конструктивними рішеннями, які мають характеристики низької сили введення та високої сили утримання.
На малюнку вище показано кілька поширених структур контактів/термінал.Перша - найпоширеніша схема оформлення.Основна схема конструкції обскури проста за структурою, але вимагає високої симетрії та розташування;Другий – патентований продукт компанії TE.Базуючись на структурі отворів, він має трохи більший кут повороту, який може адаптуватися до різних отворів.Однак він має вищі вимоги до діаметра отвору, і він вироблятиме певну силу обертання на отворі;Третій — попередній патент Winchester Electronics «C-PRESS», який характеризується С-подібною формою поперечного перерізу.Переваги полягають у тому, що сила пресування є безперервною, деформація ПТГ невелика, а недоліком є те, що ПТГ з невеликим отвором важко досягти;Останнім є контактний штифт Н-типу компанії FCI.Перевагою є те, що його легко контролювати під час обтиску, але недоліком є те, що важко виготовити контактний штифт.
Загальні матеріали та процес виготовлення
Загальні матеріали Pin включають олов’яну бронзу (CuSn4, CuSn6), латунь (CuZn) і білу мідь (CuNiSi), серед яких біла мідь має високу провідність, а температура використання може перевищувати 150 ℃;Покриття, як правило, наноситься гальванічним або гарячим зануренням μ м+1 мкМ Ni+Sn, SnAg або SnPb тощо. Як описано вище, структура Pin є різноманітною, і кінцевою метою є виготовлення Pin з невеликим сила притискання і велика сила утримування за умов легкого виготовлення і низької вартості.
Зазвичай використовуваним матеріалом PTH є скловолокно + епоксидна смола + мідна фольга товщиною> 1,6, а покриття, як правило, олово або OSP.Структура ПТГ відносно проста.Взагалі кажучи, кількість шарів друкованої плати перевищує 4. Апертура PTH, як правило, сувора, а конкретні вимоги залежать від конструкції Pin.Як правило, товщина мідного покриття становить близько 30-55 мкм.Товщина осадження олова зазвичай становить >1 мкм.
Аналіз процесу пресування/витягування
Беручи за приклад найпоширенішу структуру точкових отворів, як показано на малюнку нижче, існує типова зміна кривої тиску в усьому процесі втискання та витягування, що також пов’язано зі структурним дизайном шпильки.
Прес в процесі:
1. Шпилька вставляється в отвір, а наконечник входить без деформації
2. Шпилька починає вдавлюватися, EON починає деформуватися, і в процесі вдавлювання з’являється перший пік хвилі
3. Шпилька продовжує натискати, EON в основному не має подальшої деформації, а сила натискання трохи зменшується
4. Штифт продовжує тиснути вниз, викликаючи подальшу деформацію та другий пік хвилі
З'являється в процесі пресування
Протягом 100 секунд після завершення запресовування сила утримання швидко впаде приблизно на 20%.Там будуть відповідні відмінності відповідно до різних дизайнів штифтів;Через 24 години після запресовування процес холодного зварювання штифта та РТН в основному завершено.
Це викликано фізичними властивостями металу, і немає можливості для вдосконалення.Можна перевірити, чи кінцева утримуюча сила відповідає вимогам конструкції виробу за допомогою випробування сили виштовхування.
2. Деякі види збоїв під час введення Pin
Як показано на малюнку нижче, штифт може бути деформований, розчавлений, розчавлений, зламаний і зігнутий під час введення
Це можливі варіанти поломки контактного штифта під час процесу пресування.Оскільки контактний штифт потрібно вставити в PTH, дуже ймовірно, що його неможливо буде виявити візуально після натискання, а пошкодження механічної міцності може не бути виявлено під час випробування електричних характеристик.
Ці режими відмови необхідно контролювати під час процесу пресування.PROMESS забезпечує коридор кривої, вікно, максимальне та мінімальне значення та інші методи моніторингу, щоб гарантувати, що весь процес запресовування кожного штиря керований і надійний.Ви знову можете побачити дисплей корпусу на відео.PROMESS надає високоточні, 100% рішення для контролю процесу, щоб гарантувати, що всі продукти, що виходять із заводу, не містять дефектних продуктів. Контроль процесів також може певною мірою зменшити промислові відходи друкованих плат і знизити витрати на виробництво.
3. Коротке замикання
На поверхні чистого олова напруга сприятиме зростанню олов’яних вусів, що призведе до короткого замикання схеми на друкованій платі, таким чином загрожуючи функціонуванню модуля.Вказівки щодо проектування для зменшення росту олов’яних вусів включають зменшення зусилля введення та зменшення товщини олов’яної поверхні.
Звичайні матеріали ПТГ покриття включають мідь, срібло, олово тощо
Як вирішити проблему жерстяних вусів?
Під час пресування зусилля пресування не повинно бути занадто великим, що є контролем процесу пресування.Після пресування можна провести перевірку зразків, а за олов’яними вусами слід спостерігати протягом 12 тижнів
4. Розрив ланцюга
Ефект струменя/витягування:
Під час вдавлювання Pin друкована плата може бути механічно пошкоджена.Якщо тертя занадто велике, поверхня друкованої плати буде подряпана, тертя збільшиться, і, нарешті, PTH буде виштовхнуто фазою.Зниження тиску також може уникнути ефекту струменя.
Відбілюючий ефект/відшарування:
Під час пресового монтажу кожен шар структури друкованої плати буде стиснутий.Якщо прикладена сила занадто велика або PTH нестабільний, друкована плата може відшаруватися.Через деякий час в тріщини друкованої плати потрапить волога, що призведе до зниження ефективності ізоляції
Ці дві проблеми можна певною мірою контролювати під час процесу пресування, контролюючи силу пресування.Після завершення запресовування виріб також можна перевірити за допомогою тесту на контактний опір і металографічного аналізу.Випробування контактного опору можна використовувати як звичайний тестовий елемент, а сам металографічний аналіз є руйнівним для виробу, тому можна проводити регулярну перевірку зразків.
Загальні методи перевірки надійності продукції
Одним із поширених методів виявлення є перевірка на старіння, а іншим – перевірка характеристики з’єднання
Старіння полягає в імітації стану після тривалого використання за допомогою тестового обладнання.Загальні методи старіння включають:
1. Тепле промивання: - 40 ℃ ~ 60 ℃, безперервна зміна протягом 30 хвилин
2. Висока температура: 125 ℃, 250 годин
3. Кліматична послідовність: 16 годин високої температури → 24 години спеки та вологи → 2 години низької температури →
4. Вібрація
5. Газова корозія: 10 днів, H2S, SO2
Перевірка полягає в основному для перевірки сили штовхання та електричних характеристик.
Загальні методи включають:
1. Сила виштовхування (утримуюча сила): > 20 Н (відповідно до вимог конструкції виробу)
2. Контактний опір: ＜ 0,5 Ω (відповідно до вимог конструкції виробу)
Час публікації: 10 листопада 2022 р