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Mal sehen, wie es funktioniert:
WHut istPresspassung？
Presspassung ist eine Presspassung zwischen zwei Teilen, bei der ein Teil unter Druck in ein etwas kleineres Loch im anderen gedrückt wird.
Im wahrsten Sinne des Wortes handelt es sich um eine Art Presspassung.
Die Einpresstechnik ist weit verbreitet und die Verbindung auf Leiterplatten ist eine ihrer typischen Anwendungen.
Bei Beschreibungen auf Chinesisch verwenden wir normalerweise unterschiedliche Begriffe wie Crimpen, Presspassen und Crimpen.In der Industrie wird häufig direkt der Begriff „Presspassung“ verwendet.Der Schwerpunkt dieses Artikels liegt auch auf der Presspassanwendung in der Leiterplattenindustrie (mehrere gängige Presspassstifte).
Was sind die Vorteile von Pressfit?
Die Hauptmethoden zur Montage von Teilen auf Leiterplatten sind Schweißen und Presspassen.Vergleichen wir die Vor- und Nachteile dieser beiden Verbindungsmethoden mit einigen herkömmlichen Daten.
| Löten | Presspassung | |
| Verbrauch | 30-40 kW | 4-6 kW |
| Umfeld | Schweißluft und Aufenthalt | Kein Wohnsitz |
| kosten | Benötigen Sie PA, PPS | Kein Problem mit der reservierten Temperatur, verwenden Sie kostengünstigere Materialien wie PBT, PET usw. |
| Ausrüstung | Große Investitionen und hohe Flächenkosten | Geringe Investitionen und kleine Fläche |
| Verfügbarer Platz | 5-15mm | 2mm |
| Fehlerrate | 0,05 fit | 0,005 fit |
Aus den Vergleichsdaten können wir erkennen, dass Presspassung hinsichtlich bestimmter Leistungsindikatoren eine bessere Leiterplattenverbindungsmethode als Schweißen ist.Schweißen ist natürlich nicht sinnlos, sonst gibt es nicht so viele Schweißpunkte auf der Leiterplatte.Beispielsweise weist das Schweißen in der Regel eine größere Toleranz für die Maßtoleranz von Stiften auf und die Schweißverbindung ist stabiler. Press Fit ist jedoch in vielen Merkmalsindikatoren besser.
Gängige Designmethoden für Presspassungen
Vor der Einführung der Entwurfsmethode müssen zwei häufig verwendete Begriffe eingeführt werden:
PTH: Durchkontaktiertes Loch
EON: Nadelöhr
Derzeit werden bei der Presspassung im Wesentlichen elastische Stifte verwendet, die auch als nachgiebige Stifte bezeichnet werden und im Allgemeinen einen größeren Durchmesser als PTH haben.Während des Montagevorgangs werden die Nadelteile verformt, wodurch die Verbindungsfläche mit dem starren PTH entsteht.Im Vergleich zur Vollnadel kann die nachgiebige Nadel eine größere PTH-Toleranz ermöglichen.
Die Lochnadel hat sich nach und nach zum Mainstream auf dem Markt entwickelt.Es ist einfach im Design und kann mit offenen Patenten verwendet werden.Auch wenn kein allzu großer konstruktiver Aufwand erforderlich ist, kann es auch mit vorgefertigten Designlösungen verwendet werden, die sich durch geringe Einsteckkraft und hohe Haltekraft auszeichnen.
Die Abbildung oben zeigt mehrere gängige Pin-/Klemmenstrukturen.Das erste ist das gebräuchlichste Designschema.Das grundlegende Pinhole-Designschema ist einfach aufgebaut, erfordert jedoch eine hohe Symmetrie und Lage;Das zweite ist das Patentprodukt der TE Company.Aufgrund der Lochstruktur verfügt es über einen etwas größeren Drehwinkel, der sich an verschiedene Löcher anpassen lässt.Es werden jedoch höhere Anforderungen an den Lochdurchmesser gestellt und es wird eine gewisse Rotationskraft auf das Loch ausgeübt.Das dritte ist das frühere Patent „C-PRESS“ von Winchester Electronics, das sich durch einen C-förmigen Querschnitt auszeichnet.Die Vorteile bestehen darin, dass die Presskraft kontinuierlich ist, die PTH-Verformung gering ist und der Nachteil darin besteht, dass PTH mit kleiner Öffnung schwer zu erreichen ist;Der letzte ist der H-Typ-Kontaktstift der FCI Company.Der Vorteil besteht darin, dass es beim Crimpen leicht zu kontrollieren ist, der Nachteil besteht jedoch darin, dass die Herstellung des Kontaktstifts schwierig ist.
Gängige Materialien und Herstellungsverfahren
Zu den gängigen Pin-Materialien gehören Zinnbronze (CuSn4, CuSn6), Messing (CuZn) und weißes Kupfer (CuNiSi), wobei weißes Kupfer eine hohe Leitfähigkeit aufweist und die Einsatztemperatur 150 °C überschreiten kann;Die Beschichtung wird im Allgemeinen durch Galvanisieren oder Schmelztauchplattieren von Ni+Sn, SnAg oder SnPb usw. im μm+1μM-Bereich plattiert. Wie oben beschrieben, ist die Struktur von Pin vielfältig und das ultimative Ziel besteht darin, einen Pin mit kleinen Abmessungen herzustellen Presskraft und große Haltekraft unter den Bedingungen einer einfachen Herstellung und niedrigen Kosten.
Das häufig verwendete Material für PTH ist Glasfaser + Epoxidharz + Kupferfolie mit einer Dicke von> 1,6, und die Beschichtung besteht im Allgemeinen aus Zinn oder OSP.Die Struktur von PTH ist relativ einfach.Im Allgemeinen beträgt die Anzahl der PCB-Schichten mehr als 4. Die Apertur von PTH ist im Allgemeinen streng und die spezifischen Anforderungen hängen vom Design des Pins ab.Im Allgemeinen beträgt die Dicke der Kupferbeschichtung etwa 30–55 μm.Die Dicke der Zinnabscheidung beträgt im Allgemeinen > 1 μm.
Analyse des Einpress-/Ausziehvorgangs
Am Beispiel der gebräuchlichsten Pinhole-Struktur, wie in der folgenden Abbildung dargestellt, gibt es während des gesamten Prozesses des Eindrückens und Herausziehens eine typische Änderung der Druckkurve, die auch mit dem strukturellen Design von Pin zusammenhängt.
Einpressvorgang:
1. Der Stift wird in das Loch eingeführt und die Spitze dringt ohne Verformung ein
2. Der Stift beginnt einzudrücken, EON beginnt sich zu verformen und der erste Wellenberg erscheint beim Einpressvorgang
3. Der Stift drückt weiter, EON weist grundsätzlich keine weitere Verformung auf und die Druckkraft nimmt leicht ab
4. Der Stift drückt weiter nach unten, was zu einer weiteren Verformung und dem Höhepunkt der zweiten Welle führt
Erscheint im Pressvorgang
Innerhalb von 100 Sekunden nach Abschluss der Presspassung nimmt die Haltekraft rapide ab, und zwar um etwa 20 %.Je nach Pin-Design gibt es entsprechende Unterschiede.24 Stunden nach dem Einpressen ist der Kaltschweißvorgang von Pin und PTH im Wesentlichen abgeschlossen.
Dies ist auf die physikalischen Eigenschaften des Metalls zurückzuführen und es gibt kaum Raum für Verbesserungen.Durch den Push-Out-Krafttest kann überprüft werden, ob die endgültige Haltekraft den Anforderungen des Produktdesigns entspricht.
2. Einige Fehlermodi beim Einsetzen des Pins
Wie in der Abbildung unten gezeigt, kann der Stift beim Einsetzen verformt, gequetscht, gequetscht, gebrochen und verbogen werden
Dies sind die möglichen Fehlerarten des Kontaktstifts während des Einpressvorgangs.Da der Kontaktstift in das PTH eingeführt werden muss, ist es sehr wahrscheinlich, dass er nach dem Pressen nicht visuell erkannt werden kann und die Beschädigung der mechanischen Festigkeit möglicherweise nicht durch den elektrischen Leistungstest erkannt wird
Diese Fehlerarten müssen während des Presspassungsprozesses überwacht werden.PROMESS bietet Kurvenkorridor, Fenster, Maximal- und Minimalwert sowie andere Überwachungsmethoden, um sicherzustellen, dass der gesamte Presspassungsprozess jedes Stifts kontrollierbar und zuverlässig ist.Die Gehäusedarstellung könnt ihr im Video noch einmal sehen.PROMESS bietet hochpräzise, 100 %ige Prozesskontrolllösungen, um sicherzustellen, dass alle Produkte, die das Werk verlassen, frei von fehlerhaften Produkten sind. Die Prozesskontrolle kann auch den industriellen Abfall von Leiterplatten bis zu einem gewissen Grad reduzieren und die Produktionskosten senken.
3. Kurzschluss
Auf der Oberfläche von reinem Zinn fördert die Spannung das Wachstum von Zinn-Whiskern, was zum Kurzschluss des Stromkreises auf der Leiterplatte führt und somit die Funktion des Moduls gefährdet.Zu den Designrichtlinien zur Reduzierung des Wachstums von Zinnwhiskern gehören die Reduzierung der Einsteckkraft und die Reduzierung der Dicke der Zinnoberfläche.
Zu den gängigen PTH-Beschichtungsmaterialien gehören Kupfer, Silber, Zinn usw
Wie lässt sich das Problem der Zinnwhisker lösen?
Während des Pressens darf die Presskraft nicht zu groß sein, um den Pressvorgang zu steuern.Nach dem Pressen kann eine Stichprobenkontrolle durchgeführt und die Zinnwhisker 12 Wochen lang beobachtet werden
4. Offener Stromkreis
Jet-Effekt/Pulldown:
Beim Einpressvorgang des Pins kann es zu einer mechanischen Beschädigung der Leiterplatte kommen.Wenn die Reibung zu groß ist, wird die Oberfläche der Leiterplatte zerkratzt, die Reibung nimmt zu und schließlich wird das PTH durch die Phase herausgedrückt.Durch eine Reduzierung des Drucks kann auch der Strahleffekt vermieden werden.
Aufhellungseffekt/Delaminierung:
Bei der Pressmontage wird jede Lagenstruktur der Leiterplatte gestaucht.Wenn die ausgeübte Kraft zu groß ist oder das PTH nicht stabil ist, kann es zu einer Delaminierung der Leiterplatte kommen.Nach einiger Zeit dringt Feuchtigkeit in die Risse der Leiterplatte ein, was zu einer verminderten Isolationsleistung führt
Diese beiden Probleme können während des Presspassvorgangs durch die Steuerung der Presskraft bis zu einem gewissen Grad kontrolliert werden.Nach Abschluss der Pressmontage kann das Produkt auch mittels Kontaktwiderstandstest und metallografischer Analyse überprüft werden.Der Kontaktwiderstandstest kann als routinemäßiger Testgegenstand verwendet werden, und die metallografische Analyse selbst ist destruktiv für das Produkt, sodass eine regelmäßige Stichprobenkontrolle durchgeführt werden kann.
Gängige Methoden zur Prüfung der Produktzuverlässigkeit
Eine der gebräuchlichsten Erkennungsmethoden ist der Alterungstest und die andere der Verbindungscharakteristiktest
Unter Alterung versteht man die Simulation des Zustands nach längerer Nutzungsdauer durch Testgeräte.Zu den gängigen Alterungsmethoden gehören:
1. Warmspülung: - 40 ℃~60 ℃, kontinuierlicher Wechsel für 30 Minuten
2. Hohe Temperatur: 125 ℃, 250 Stunden
3. Klimasequenz: 16 Stunden hohe Temperatur → 24 Stunden heiß und feucht → 2 Stunden niedrige Temperatur →
4. Vibration
5. Gaskorrosion: 10 Tage, H2S, SO2
Der Test dient hauptsächlich dazu, die Schubkraft und die elektrische Leistung zu testen.
Zu den gängigen Methoden gehören:
1. Ausdrückkraft (Haltekraft): > 20 N (je nach Produktdesignanforderungen)
2. Kontaktwiderstand: ＜ 0,5 Ω (je nach Produktdesignanforderungen)
Zeitpunkt der Veröffentlichung: 10.11.2022