РСП – Ваш надежный дистрибьютор электронных компонентов.

Каталог

Курс ЦБ РФ
(18.09.2019)

$1 = 64.12 руб.
€1 = 70.60 руб.

Станки для запрессовки соединителей на печатные платы.

Дата: 07.07.2014



Данная технология основана на следующем принципе: 
• контактная часть соединителя (будь то лезвие или пружинный контакт) имеет большее поперечное сечение, чем металлизированное отверстие печатной платы (см. рис. 1);
• контакт соединителя вдавливается в отверстие печатной платы с заранее определенной, контролируемой силы.

Сегодня в основном используются для запрессовки гибкие зоны в контактах соединителей. С помощью этих зон, деформация поглощается контактным штырем. Это означает, что для процесса запрессовки требуется меньшее усилие, а сила удердания контактов остается постоянной и распределена более равномерно по всей площади отверстия в печатной плате.

111.jpg
Рис.1

Из истории.

Технология запрессовки (Press-Fit) возникла в семидесятых годах. Первоначально широкие и массивные выводы были использованы для крепления компонентов к печатной плате так, чтобы предотвратить сдвиг данных компонентов в процессе пайки. Позже технологию запрессовки использовали для того, чтобы соединять печатные платы между собой в один стек (получалась многослойная печатная плата). С ростом технологий в производстве печатных плат создание многослойных плат не вызывало проблем и необходимость в запрессовке для плат пропала. Но вместо этого начался рост спроса на данную технологию в производстве соединителей.

Потребовалось три десятилетия в технологии запрессовки для разработки различных моделей, чтобы она стала тем, чем является сегодня: 
• общепризнанной, 
• широко распространенной,
• обеспечивающей безпаечный способ создания соединений между печатными платами.

Технология отличается высоким уровнем надежности, а также простой монтажа. Общие условия по использованию технологии запрессовки описаны в номенклатурах IEC 352-5 и EN 60352-5.

Преимущества технологии запрессовки

Технология Press-Fit имеет ряд преимуществ по сравнению с традиционной технологией пайки. Эти преимущества и большое количество различных приложений, где используется данная технология, привели к росту ее популярности, которая продолжается и сегодня. Обозначим лишь немногие из преимуществ:
• экономическая выгода (исследование экономической эффективности показывает, что технология запрессовки намного более экономически эффективная, в отличие от обычной технологии пайки)
• отсутствие дыма от припоя и остатков флюса на печатных платах 
• отсутствие холодной пайки соединений
• отсутствие тепловой нагрузки на печатных платах и прилегающих компонентах, вызванных пайкой (в частности, для бессвинцовой пайки, так как температура пайки в данном случае выше)
• нет коротких замыканий из-за шариков припоя
• возможность комбинирования разных типов контактов в одном соединителе
• снижение издержек производства (без волновой или селективной пайки). 
• ремонтнопригодность (до 3 раз на одной печатной плате)
• экологически чистое производство, так как печатные платы не должны промываться. Производство соответствует RoHS и WEEE директивам
• высокая надежность соединения
• двусторонний тип соединителей, которые стали возможными благодаря технологии запрессовки, в первую очередь, (используется для объединительных плат). Это также применимо, например, в приложениях PC104, в которых несколько печатных плат могут быть собраны в виде вертикального стека
• возможность монтажа двух соединителей с обоих сторон печатной платы (в одни и те же отверстия) – используется в приложениях VPX.

Физические процессы в зоне запрессовки соединителей
Основной процесс включает в себя использование мягкого материала, например, олова для достижения очень хорошей пластической деформации с большой силой удержания контакта в отверстии. Данные силы деформации происходят на большой площади контакта, которое предотвращает проникновение воздуха. Это гарантирует надежный и долговечный контакт, так как коррозия не может произойти на значительной части площади контакта, тем самым увеличив сопротивление. 

Интенсивность отказов аппаратуры связи в Европе обозначается параметром FIT значения (отказа во времени). 

Значения FIT, указаны таблице ниже для 10 000 000 устройств, работающих одновременно.

 

IDC соединители

Монтаж пастой

Press-fit монтаж

FIT

0.05

0.03

0.01

Отказов в год

4.5

2.7

0.9


Таблица показывает, что из 10 миллионов устройств с соединителями Press-Fit  только одно дает отказ (0.9) через год, что составляет более надежное соединение, чем монтаж пастой или IDC соединения. В случае больших климатических и механических нагрузок при эксплуатации, например, в автомобильной промышленности, данная технология монтажа является неоспоримым лидером. Кроме того, любое оборудование, которое требует высокой надежности, будет показывать лучшие результаты с запрессованными. Кроме того соединители, установленные по технологии запрессовки не теряют качество контакта с печатной платой в процессе эксплуатации длительное время. Со временем качество контакта даже улучшается, что показано на графике 2

112.jpg

График 2

На сегодняшний день очень много производителей предлагают свои соединители с контактами, выполненными для запрессовки на печатные платы. При этом каждый из них старается разработать особую форму контакта в зоне запрессовки. Именно эта зона контакта и ответственна за качество разъема. 

Немецкий производитель соединителей – компания EPT много лет разрабатывает и производит соединители как для телекоммуникационной, так и для автомобильной промышленности. 

Все соединители компании EPT, которые разрабатываются для автомобильной промышленности, производятся с технологией Press-Fit. Этот факт говорит о высочайшей надежности данного типа соединителей в приложениях с высокой вибрационной и ударными нагрузками. 

Зона запрессовки контактов от компании EPT выполнены особым образом в форме двух вытянутых полусфер, соединенных между собою. Данная форма запатентована и носит название Tcom Press (см. рисунок 3). 

Такая форма позволяет плавно входить в зону отверстия, не повреждая его (т.к. нет острых углов), а также обеспечивает герметичное соединение между печатной платой и контактом соединителя, надежно удерживая, при этом соединитель во время вибрации. Поскольку печатная плата при запрессовке такими соединителями оказалась не поврежденной – она может быть ремонтнопригодной (в отверстия платы соединители могут быть запрессованы до 3-х раз).

113.jpg
Рисунок 3

Требования к печатным платам

С одной стороны расширенная часть контакта позволяет делать определенные допуски (погрешности) в производстве отверстий в печатных платах, но с другой стороны данные допуски должны быть строго ограничены т.к. при слишком широком отверстии контакт не будет надежно держаться в отверстии, а при слишком узком – есть риск повреждения печатной платы.

Именно поэтому в данном вопросе соединители и печатные платы являются двумя важными составляющими, требованиями к которым пренебрегать не стоит.

Компания EPT для каждого типа соединителей обязательно указывает требования к отверстиям в печатных платах. В зависимости от состава печатных плат данные требования немного варьируются. Например, в таблице ниже указаны требования к печатным платам для соединителей серии PC/104 и PC/104+

114.jpg

 

PC/104+

PC/104

Номинальный диаметр отверстия

Ø 0.85

Ø 1.0

Печатная плата imm. Sn

A

Толщина печатной платы

min. 1.4 мм

min. 1.4 мм

B

Диаметр отверстия

Ø 0.85 мм +0.09/-0.0 мм

Ø 1.0 мм +0.09/-0.0 мм

C

Диаметр сверла

1.0 ±0.025 мм

1.15 ±0.025 мм

D

Толщина меди

min. 25 мкм

min. 25 мкм

E

Толщина imm. Sn

max. 1.5 мкм

max. 1.5 мкм

F

Размер контактной площадки кольца

min. 0.1 мм

min. 0.1 мм

Печатная плата Ni, Au

A

Толщина печатной платы

min. 1.4 мм

min. 1.4 мм

B

Диаметр отверстия

Ø 0.85 мм +0.09/-0.0 мм

Ø 1.0 мм +0.09/-0.0 мм

C

Диаметр сверла

1.0 ±0.025 мм

1.15 ±0.025 мм

D

Толщина меди

min. 25 мкм

min. 25 мкм

E

Толщина Ni, Au

0,05-0,2 мкм Au более чем 2,5-5 мкм Ni

0,05-0,2 мкм Au поверх 2,5-5 мкм Ni

F

Размер контактной площадки кольца

min. 0.1 мм

min. 0.1 мм

Печатная плата pure Сu

A

Толщина печатной платы

min. 1.4 мм

min. 1.4 мм

B

Диаметр отверстия

Ø 0.85 мм +0.09/-0.0 мм

Ø 1.0 мм +0.09/-0.04 мм

C

Диаметр сверла

1.0 ±0.025 мм

1.15 ±0.025 мм

D

Толщина меди

min. 25 мкм

min. 25 мкм

E

Толщина органических примесей

GLICOAT-SMD(F2) 0.12-0.15 мкм

GLICOAT-SMD(F2) 0.12-0.15 мкм

F

Размер контактной площадки кольца

min. 0.1 мм

min. 0.1 мм

Печатная плата HAL Sn

A

Толщина печатной платы

min. 1.4 мм

min. 1.4 мм

B

Диаметр отверстия

Ø 0.85 мм +0.09/-0.0 мм

Ø 1.0 мм +0.09/-0.06 мм

C

Диаметр сверла

1.0 ±0.025 мм

1.15 ±0.025 мм

D

Толщина меди

min. 25 мкм

min. 25 мкм

E

Толщина HAL Sn

max. 5-15 мкм

max. 5-15 мкм

F

Размер контактной площадки кольца

min. 0.1 мм

min. 0.1 мм


Как видно из таблицы данные требования соответствуют платам класса точности ???

Именно поэтому при запрессовке соединителей необходимо обращать внимание не только на качество соединителей, но и на качество печатных плат. Кроме того не стоит пренебрегать выбором нужных и качественных инструментов для запрессовки (матрицы и пуансоны) т.к. именно данные инструменты и принимают на себя функции распределения усилий в процессе запрессовки. Если не использовать соответствующие матрицы – то печатная плата может деформироваться вплоть до механического повреждения.

В первом приближении при переходе от стандартной технологии монтажа пастой, будь то ручной монтаж либо пайка волной или пайка по технологии THTR (монтаж пастой соединителей в одном технологическом процессе совместно с SMD компонентами в печи) может показаться, что процесс запрессовки будет дорогим. Ведь для данной технологии монтажа потребуется закупка станка с инструментами, увеличится стоимость печатных плат. Но правильным будет тот экономический расчет, который учитывает все составляющие, как отрицательные, так и положительные. Ведь купив единожды станок (например, серии HKP-16 от компании EPT) 


115.jpg116.jpg
Станок серии HKP-16Матрица для запрессовки РС/104 и РС/104+

заказчик сможете докупать соответствующие матрицы и пуансоны для разных видов соединителей (стоимость матриц и пуансонов мала по сравнению со станком) – и при этом номенклатура запрессовываемых соединителей расширится без существенного экономического вложения. Кроме того для данного вида монтажа не требуется тратить пасту и флюсы для монтажа. Сам по себе процесс запрессовки требует высокой квалификации сотрудников. Скорость запрессовки выше скорости ручного монтажа. Качество соединения Press-Fit выше – а значит выше качество изделия в целом – а значит в будущем компании не придется тратить деньги на командировку сотрудников в случае выхода из строя оборудования, также компания не будет тратить деньги на ремонт и восстановление оборудования. Все эти экономические расчеты отличаются для каждой компании в зависимости от вида потребляемых соединителей, от широты номенклатуры и от величины партий.

Учитывая все эти особенности, компания EPT предлагает своим клиентам не только широкий выбор соединителей, но также и широкое разнообразие станков и инструментов для запрессовки соединителей на печатные платы. В номенклатуре компании EPT есть станки, начиная от ручной запрессовки для мелких партий производства (серия HKP-16 наиболее бюджетный вариант), заканчивая полностью автоматическим комплексом (PEM-100 для средних и больших партий изделий). Кроме того, официальный дистрибьютор EPT на территории СНГ – компания РСП предлагает свои услуги по запрессовке соединителей на печатные платы для мелких партий на стадии разработки и создания прототипов и инженерных образцов. При желании любой заказчик сможет убедиться в хорошем качестве станков компании EPT в региональном офисе компании РСП.

Назад к списку новостей

Каталог

Наши контакты

Телефон/факс:
(+7 495) 380-08-39

Адрес: 127287, г. Москва,
ул. 2-я Хуторская, д.29, стр.1, пом. №18

Карта проезда

«RSSP» © 2018
Яндекс.Метрика