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Vamos ver como funciona:
Wchapéu éPress-fit？
Press-fit é um ajuste de interferência entre duas peças em que uma parte é forçada sob pressão em um orifício ligeiramente menor na outra.
Literalmente, é uma espécie de ajuste de interferência.
A tecnologia de ajuste de pressão é amplamente utilizada e a conexão no PCB é uma de suas aplicações típicas.
Ao descrever em chinês, geralmente usamos termos diferentes, como crimpagem, encaixe por pressão e crimpagem.A indústria é frequentemente usada para descrever diretamente "Press fit".O foco principal deste artigo também é a aplicação de encaixe por pressão na indústria de PCB (vários pinos de encaixe por pressão comuns).
Quais são as vantagens do Press fit?
Os principais métodos de instalação de peças em PCB são soldagem e encaixe por pressão.Vamos comparar as vantagens e desvantagens desses dois métodos de conexão com alguns dados convencionais.
| De solda | Press-fit | |
| consumo | 30-40 kW | 4-6 kW |
| ambiente | Ar de soldagem e residência | Sem residência |
| custo | Precisa PA、PPS | Sem problemas de temperatura reservada, use material de baixo custo, como PBT、PET etc. |
| Equipamento | Grande investimento e grande custo de área | Baixo investimento e área de tamanho pequeno |
| Espaço disponível | 5-15mm | 2mm |
| Taxa de defeito | 0,05 ajuste | 0,005 ajuste |
A partir dos dados de comparação, podemos ver que o ajuste de pressão é um método de conexão PCB melhor do que a soldagem em termos de certos indicadores de desempenho.Claro, a soldagem não é inútil, caso contrário, não haverá tantos pontos de soldagem no PCB.Por exemplo, a soldagem geralmente tem uma tolerância maior para a tolerância dimensional dos pinos e a conexão de soldagem é mais estável. No entanto, o Press Fit é melhor em muitos indicadores de recursos.
Métodos comuns de design de ajuste de pressão
Antes de introduzir o método de projeto, é necessário introduzir dois termos comumente usados:
PTH: banhado através do orifício
EON: O Olho da Agulha
Atualmente, os pinos utilizados no Press fit são basicamente pinos elásticos, também conhecidos como pinos complacentes, que geralmente possuem diâmetro maior que o PTH.Durante o processo de montagem, as peças da agulha serão deformadas, resultando na superfície de conexão com o PTH rígido.Em comparação com a agulha sólida, a agulha complacente pode permitir uma maior tolerância de PTH.
A agulha pin hole tornou-se gradualmente o mainstream no mercado.É simples em design e pode ser usado com patentes abertas.Mesmo que não exija muito esforço de projeto, também pode ser usado com soluções de projeto prontas, que possuem as características de baixa força de inserção e alta força de retenção.
A figura acima mostra várias estruturas comuns de pinos/terminais.O primeiro é o esquema de design mais comum.O esquema básico do projeto pinhole é simples em sua estrutura, mas requer alta simetria e localização;O segundo é o produto de patente da TE Company.Com base na estrutura pinhole, possui um pouco mais de ângulo de rotação, que pode se adaptar a diferentes orifícios.No entanto, possui requisitos mais altos para o diâmetro do furo e produzirá uma certa força de rotação no furo;A terceira é a patente anterior da Winchester Electronics "C-PRESS", que é caracterizada por uma forma de C da seção transversal.As vantagens são que a força de pressão é contínua, a deformação do PTH é pequena e a desvantagem é que o PTH com pequena abertura é difícil de alcançar;O último é o pino de contato tipo H da FCI Company.A vantagem é que é fácil de controlar durante a crimpagem, mas a desvantagem é que é difícil fabricar o pino de contato.
Materiais comuns e processo de fabricação
Os materiais comuns do Pin incluem bronze de estanho (CuSn4, CuSn6), latão (CuZn) e cobre branco (CuNiSi), entre os quais o cobre branco tem alta condutividade e a temperatura de uso pode exceder 150 ℃;O revestimento é geralmente revestido por galvanoplastia ou revestimento por imersão a quente μ m+1 μ M de Ni+Sn, SnAg ou SnPb, etc. Conforme descrito acima, a estrutura do pino é diversa e o objetivo final é produzir um pino com pequenas força de pressão e grande força de retenção sob as condições de fácil fabricação e baixo custo.
O material comumente usado de PTH é fibra de vidro + resina epóxi + folha de cobre, com espessura> 1,6, e o revestimento é geralmente estanho ou OSP.A estrutura do PTH é relativamente simples.De um modo geral, o número de camadas de PCB é maior que 4. A abertura do PTH é geralmente rígida e os requisitos específicos dependem do design do pino.Geralmente, a espessura do revestimento de cobre é de cerca de 30-55 μm.A espessura da deposição de estanho é geralmente> 1 μ m。
Análise do processo de press fit/pull out
Tomando como exemplo a estrutura pinhole mais comum, conforme a figura abaixo, há uma variação típica da curva de pressão em todo o processo de prensagem e extração, que também está relacionada ao desenho estrutural do Pino.
Pressione em processo:
1. O pino é colocado no orifício e a ponta entra sem deformação
2. Pin começa a pressionar, EON começa a deformar, e o primeiro pico de onda aparece no processo de pressão
3. O pino continua a pressionar, EON basicamente não tem mais deformação e a força de pressão diminui ligeiramente
4. O pino continua a pressionar para baixo, causando mais deformação e o pico da segunda onda
Aparece no processo de prensagem
Dentro de 100 segundos após a conclusão do encaixe por pressão, a força de retenção cairá rapidamente, com uma queda de cerca de 20%.Haverá diferenças correspondentes de acordo com diferentes designs de pinos;24 horas após o encaixe por pressão, o processo de soldagem a frio do pino e do PTH está basicamente concluído.
Isso é causado pelas propriedades físicas do metal e há pouco espaço para melhorias.Pode-se verificar se a força de retenção final atende aos requisitos de projeto do produto por meio do teste de força de push-out.
2. Alguns modos de falha durante a inserção do pino
Conforme mostrado na figura abaixo, o pino pode ser deformado, esmagado, esmagado, fraturado e dobrado durante a inserção
Estes são os possíveis modos de falha do pino de contato durante o processo de prensagem.Como o pino de contato precisa ser inserido no PTH, é muito provável que não seja detectado visualmente após a prensagem, e o dano da resistência mecânica pode não ser detectado pelo teste de desempenho elétrico
Esses modos de falha precisam ser monitorados durante o processo de encaixe por pressão.A PROMESS fornece corredor de curva, janela, valor máximo e mínimo e outros métodos de monitoramento para garantir que todo o processo de encaixe de pressão de cada pino seja controlável e confiável.Você pode ver a exibição do caso no vídeo novamente.A PROMESS fornece soluções de controle de processo 100% de alta precisão para garantir que todos os produtos que saem da fábrica estejam livres de produtos defeituosos. O controle de processo também pode reduzir o desperdício industrial da placa PCB até certo ponto e reduzir o custo de produção.
3. Curto-circuito
Na superfície do estanho puro, o estresse promoverá o crescimento de estanho Whisker, o que levará ao curto-circuito do circuito na placa de circuito impresso, comprometendo assim o funcionamento do módulo.As diretrizes de design para reduzir o crescimento de bigodes de estanho incluem a redução da força de inserção e a redução da espessura da superfície do estanho.
Materiais comuns de revestimento de PTH incluem cobre, prata, estanho, etc.
Como resolver o problema dos bigodes de estanho?
Durante a prensagem, a força de prensagem não deve ser muito grande, que é o controle do processo de prensagem.Após a prensagem, a inspeção por amostragem pode ser realizada e os bigodes de estanho devem ser observados por 12 semanas
4. Circuito aberto
Efeito de jato/puxar para baixo:
Durante o processo de inserção do pino, a placa de circuito impresso pode ser danificada mecanicamente.Se o atrito for muito grande, a superfície da placa de circuito será arranhada, o atrito aumentará e, finalmente, o PTH será empurrado para fora pela fase.Reduzir a pressão também pode evitar o efeito do jato.
Efeito clareador/delaminado:
Durante a montagem da prensa, cada estrutura de camada da placa de circuito impresso será comprimida.Se a força aplicada for muito grande ou o PTH não estiver estável, a placa de circuito impresso pode ser delaminada.Após um período de tempo, a umidade entrará nas rachaduras da placa de circuito impresso, resultando em desempenho de isolamento reduzido
Esses dois problemas podem ser controlados até certo ponto durante o processo de encaixe por pressão, controlando a força de prensagem.Após a conclusão da prensagem, o produto também pode ser inspecionado por meio de teste de resistência de contato e análise metalográfica.O teste de resistência de contato pode ser usado como um item de teste de rotina, e a própria análise metalográfica é destrutiva para o produto, portanto, uma inspeção regular por amostragem pode ser realizada.
Métodos comuns de teste de confiabilidade do produto
Um dos métodos de detecção comuns é o teste de envelhecimento e o outro é o teste de característica de conexão
O envelhecimento é simular o estado após um longo tempo de uso por meio de equipamentos de teste.Métodos comuns de envelhecimento incluem:
1. Descarga quente: - 40 ℃~60 ℃, troca contínua por 30 minutos
2. Alta temperatura: 125 ℃, 250 horas
3. Sequência climática: 16 horas de alta temperatura → 24 horas de calor e umidade → 2 horas de baixa temperatura →
4. Vibração
5. Corrosão de gás: 10 dias, H2S, SO2
O teste é principalmente para testar a força de empurrão e o desempenho elétrico.
Métodos comuns incluem:
1. Força de impulso (força de retenção): ＞ 20N (de acordo com os requisitos de design do produto)
2. Resistência de contato: ＜ 0,5 Ω (de acordo com os requisitos de design do produto)
Horário da postagem: 10 de novembro de 2022