壓配合技術(shù)在汽車電子中的應(yīng)用

-摘自2016年6月【智能汽車會(huì)刊】“ChangeTheWorld”欄目馬上了解更多《智能汽車會(huì)刊》技術(shù)趨勢與參考設(shè)計(jì)方案。對(duì)于經(jīng)濟(jì)型的車載導(dǎo)航、信息娛樂系統(tǒng)、電動(dòng)和混合動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)來說，市場需求一直極為高漲。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(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的過度摩擦問題。這樣可以實(shí)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(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)用來說，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，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程中，印刷電路板會(huì)發(fā)生機(jī)械損傷。如果摩擦過大，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）熱設(shè)計(jì)上的優(yōu)勢大多數(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。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(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)的過程中，壓配合銷技術(shù)所實(shí)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(yīng)。通過通用的壓配合技術(shù)，汽車制造商可以實(shí)現(xiàn)顯著的應(yīng)用優(yōu)勢，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。技術(shù)專區(qū)GMBolt的O