Sissejuhatus: Miks samm ja lõpetamine määravad teie trükkplaadi disaini

Kui hankeinsenerid ja trükkplaatide disainerid otsivad PCB-klemmliistude tootja, ei otsi nad ainult tarnijat – nad lahendavad disainipiirangu, mis asub elektrilise jõudluse, mehaanilise töökindluse ja montaažiökonoomika ristumiskohas. Oleme tegutsenud üle 14 aasta trükkplaatidele kinnitatavate klemmliistude tootjana Ningbos, Hiinas.ja me oleme näinud sama vea kordumist tuhandetes projektides: insenerid valivad klemmliistu ainult hinna põhjal, et seejärel avastada kuid hiljem, et samm ei vasta plaadi paigutusele või et lõpetamismeetod ei suuda lõpprakenduse keskkonnatingimustega toime tulla.

Olgem otsekohesed: kaks kõige olulisemat tehnilist otsust trükkplaadile kinnitatava klemmliistu määramisel on pigi (külgnevate pooluste vaheline kaugus keskpunktide vahel) ja lõpetamismeetod (kuidas klemmliist mehaaniliselt ja elektriliselt trükkplaadile kinnitub). Need kaks parameetrit kontrollivad kõike – voolutaluvust, pingetaluvust, roomeulatust, montaažiprotsessi, hooldatavust kohapeal ja kogukulusid. Kuna need valikud on nii olulised, tähendab vale tegemine trükkplaadi ümberkujundamist, mis maksab palju rohkem kui klemmliistud ise.

Selles artiklis tugineme oma tehasepõranda andmetele, mis pärinevad enam kui ... 50 miljonit trükkplaadi klemmliistude posti aastas et võrrelda 2,54 mm ja 3,96 mm sammu ning joote- ja kruvikinnitusi. Anname teile vajalikud tehnilised andmed õige otsuse tegemiseks – ja ausalt öeldes ka selleks, et vältida peavalu, mida meie kliendid on enne meie juurde tulekut kogenud.

2,54 mm vs 3,96 mm samm: täielik tehniline võrdlus

Trükkplaadile kinnitatava klemmliistu samm ei ole suvaline — kuna samm määrab otseselt pingetaluvuse läbi roome- ja kliirensivahede, mis on sätestatud IEC 60947-7-4 ja UL 1059, töötab 2,54 mm sammuga plokk loomupäraselt madalama pinge ja voolutugevusega kui samaväärse konstruktsiooniga 3,96 mm sammuga plokk.

Miks on müügikõne olulisem kui arvate

Kui me J-Guangis oma uusi rakenduste insenere koolitame, on esimene õppetund, mida me neile süvitsi anname, järgmine: Samm on põhiline piirang, mis reguleerib kõiki järgnevaid projekteerimisparameetreid. 0,1-tollise (2,54 mm) sammu standard pärineb trükkplaatide disaini algusaegadest ja on endiselt domineeriv digitaalse loogika ja väikese energiatarbega signaalirakenduste valdkonnas. 0,156-tolline (3,96 mm) samm tekkis siis, kui võimsusnõuded kasvasid üle 2,54 mm ohutu piiri.

Siin on see, mida me oma tootmisliinil iga päev mõõdame:

Nägime Saksa tööstusautomaatika klienti, kes vahetas kaablite sammu 2,54 mm asemel 3,96 mm sammu vastu pärast seda, kui nende UL-i väliinspektor märkis prototüübil ebapiisavat roomeulatust – muudatus, mis maksis neile kaheksa nädalat trükkplaatide ümberkujundamist. See kogemus õpetas meile ja loodame, et see õpetab teile järgmist: Määrake kõigepealt pinge nõuete põhjal samm ja seejärel plaadi vahe.

Millal valida 2,54 mm samm

2,54 mm samm on õige valik, kui plaadil on vähe ruumi ja voolutugevuse/pinge nõuded on tagasihoidlikud., kuna kompaktne jalajälg võimaldab trükkplaadil suuremat pooluste tihedust, ohverdamata signaali terviklikkuse jaoks vajalikku minimaalset jälje laiust.

Soovitame 2,54 mm sammu järgmiste elementide jaoks:

• Asjade asjade andurite sõlmed ja servaseadmed — kus domineerivad 3,3 V või 5 V loogikataseme signaalid ja 6 A nimivool katab mugavalt kogu plaadi energiatarbe.
• Suletud korpusega tarbeelektroonika — kus välijuhtmestiku muudatused on haruldased ja väiksem klemmliist vähendab toote üldist suurust, mis otseselt vähendab korpuse survevaluvormimise tööriistade kulusid.
• LED-valgustuse draiverid — kus 12–24 V alalisvoolutoide alla 5 A voolutugevusega on normiks ja kompaktne korpus on konkurentsieeliseks eeliseks.
• Testimis- ja mõõteseadmed — kus suure tihedusega signaali sisend/väljund nõuab mitme klemmliistu kõrvuti asetamist ühele plaadi servale.

Meie tehases toodetakse JG128-2.54 seeriast üle 2 miljoni posti kuus just nende rakenduste jaoks. 5,0 mm trükkplaadi kruviklemmide tootesari demonstreerib, kuidas 2,54 mm sammuga variantide seeria laieneb loomulikult ka kõrgema sammuga variantidele, kui disainerid peavad voolutugevust suurendama.

Millal valida 3,96 mm samm

3,96 mm samm on vajalik siis, kui rakendus nõuab toitejaotust 24 V alalisvoolu või kõrgema pingega või kui klemmliist peab ühenduse halvenemiseta vastu pidama tööstuslikule vibratsioonile ja temperatuuritsükkelsusele.

Soovitame 3,96 mm sammu järgmiste elementide jaoks:

• Tööstuslikud PLC ja mootori juhtimise I/O moodulid — kus standardsed 24 V alalisvoolu juhtsignaalid voolutugevusega 8–12 A on 24 V ja välijuhtmestikku käitlevad tavapäraselt kindaid kandvad hooldustehnikud.
• HVAC-seadmete kontrollerid — kus kompressori ja ventilaatori mootori juhtimisliinid kannavad induktiivseid koormusi, mis tekitavad nimiväärtusest suuremaid pingeimpulsse.
• Toiteplokid ja akuhaldussüsteemid — kus kõrgem voolutugevus välistab paralleeljuhtide vajaduse ja lihtsustab materjalide loetelu.
• Taastuvenergia inverterid ja laadimiskontrollerid — kui välistingimustes viibimine tähendab, et klemmliist peab säilitama oma elektrilise vahekauguse isegi tolmu kogunemise ja niiskuse kõikumise korral.

Joote- vs kruvikinnitus: tootmistasandi perspektiiv

Spetsifikatsiooniotsuse teine ​​​​mõõde – ja see, mille kohta saame kõige rohkem tehnilisi päringuid – on see, kas valida trükkplaadile kinnitatava klemmliistu jaoks joote- või kruvikinnitus. See valik ei puuduta seda, kumb meetod on „parem” – sest mõlemad on optimeeritud põhimõtteliselt erinevate montaaži- ja teenindusparadigmade jaoks, sõltub õige valik täielikult sellest, kuidas lõpptoodet toodetakse, paigaldatakse ja hooldatakse kogu selle kasutusea jooksul.

Jooteühenduse lõpetamine: mis see on ja millal see võidab

Jooteühendusega klemmliistu tihvtid sisestatakse trükkplaadil olevate plaaditud aukude kaudu ja ühendatakse püsivalt sulajoodisega – tavaliselt lainejootmise või selektiivse jootmise teel. See loob metallurgilise sideme tihvti ja trükkplaadi padja vahel, mis õigesti teostatuna omab kontakttakistust alla 1 millioomi ja talub üle 2000 termilise tsükli temperatuuril -40 °C kuni +105 °C ilma mõõdetava halvenemiseta., mis põhineb meie ettevõttesisestel kiirendatud eluea testimise andmetel.

Jooteühenduse eelised

• Püsiv, gaasikindel ühendus — joodisulam moodustab nii vaskpadja kui ka messingtihvtiga metallidevahelise ühendi, mis hoiab ära oksüdeerumise liidesel.
• Suurepärane vibratsioonikindlus — kuna puuduvad mehaanilised kinnitusliidesed, mida lahti keerata, läbivad jooteühendused IEC 61373 raudtee vibratsiooniprofiilid, mistõttu kruvikinnitused sageli ilma keermelukustusseguta purunevad.
• Madalam ühikuhind — kruvi, traatpuuri ja keermestatud sisetüki eemaldamine vähendab komponendi tasandil materjalide loendi kulusid ligikaudu 30–40%.
• Suurem pooluste tihedus — kuna kruvipea ei võta plaadil ruumi, saavutavad jooteklemmid tihedama poolustevahelise vahe ja neid saab paigutada plaadi servadele lähemale.

Jooteühenduse puudused

• Välise ümberjuhtmestatavuse puudumine — iga juhtmevahetus nõuab lahtijootmist ja uuesti jootmist, mis on ebapraktiline toodete puhul, mida hooldatakse kohapeal.
• Protsessi juhtimise sõltuvus — külmad jooteühendused, ebapiisav aukude täitmine ja jootesildade teke on kõik tõelised rikkeviisid, mis nõuavad distsiplineeritud protsessijuhtimist ja kontrolli. IPC-A-610 2. või 3. klassi vastuvõtukriteeriumid.
• Trükkplaadi termiline pinge — iga jootmistsükkel kuumutab plaati temperatuurini 250–260 °C ja korduvad ümbertöötlemistsüklid võivad FR-4 aluspindu delamineerida, kui viivitusaega hoolikalt ei kontrollita.

Kruvikinnitus: mis see on ja millal see võidab

Kruviühenduse puhul kasutatakse klemmliistu korpusesse vormitud keermestatud metalldetaili. Kooritud juhe sisestatakse klemmliistu avasse ja kinnituskruvi pingutatakse, et juhe metallkontakti külge kinnitada – ühenduse juhtmepoolse külje jaoks pole trükkplaadile jootmist vaja. Trükkplaadipoolsed tihvtid on endiselt joodetud, kuid juhtme sisenemispool on puhtalt mehaaniline.

Ausalt öeldes eelistame enamiku meie toetatavate tööstusrakenduste puhul kruvikinnitust. Põhjus on praktiline: kui Stuttgarti tehases peaks PLC sisend-/väljundmoodul kell 3.00 öösel rikki minema, pole hooldustehnikul jootekolvi, küll aga on tal lameda otsaga kruvikeeraja. Diskreetse tootmise seisakukulud on tööstusharu uuringute kohaselt keskmiselt 260 000 dollarit tunnis. Siemens, seega tähendab juhtme vahetamise võimalus sekundite, mitte minutitega otseselt tegevuskulude kokkuhoidu, mis on suurem kui kruvikinnituse 0,05–0,10 dollari suurune pooluse kohta makstav lisatasu.

Kruviühenduse eelised

• Tööriistavaba või ühe tööriistaga juhtmestik — vajalik tööriist on ainult tavaline lamepea- või Phillipsi kruvikeeraja, mistõttu on kruviklemmid universaalsed valikud välitöödeldavate seadmete jaoks.
• Juhtmestiku ajal termiline pinge puudub — trükkplaat ei puutu paigaldamise ajal kokku jootekuumusega, mis välistab padja ülestõusmise või aluspinna kahjustumise ohu korduva ümbertöötlemise tõttu.
• Ühenduse visuaalne kontroll — tehnikud näevad, kas traat on täielikult sisestatud ja kruvi pingutatud, erinevalt jooteühendusest, mille kvaliteet on pinna all peidus.
• Ühilduvus jäiga ja keerutatud juhtmega — kruviklemmid aktsepteerivad mõlemat tüüpi juhtmeid ilma imbumise ja hapruse probleemideta, mis muudavad keeruliste juhtmete jootmise problemaatiliseks.

Kruvikinnituse puudused

• Pöördemomendi sõltuvus — liiga nõrk pingutamine põhjustab suurt kontakttakistust ja katkendlikke ühendusi; liigne pingutamine võib keermeid kahjustada või juhtme purustada. IEC 60947-7-4 Standard määrab M2,5 kruvide jaoks pöördemomendi vahemiku 0,4–0,5 N·m ja me kontrollime pöördemomendi vastavust 100% tootmispartiide puhul.
• Perioodiline järelpingutamise vajadus — suure vibratsiooniga keskkondades, näiteks raudteeveeremi või raskete masinate puhul, võivad kruviklemmid vajada regulaarsete hooldusintervallide järel pingutamist, mis suurendab kogukulu.
• Suurem füüsiline ümbrik — kruvimehhanism võtab umbes 40% rohkem ruumi kui samaväärne jooteklemmliist, mis on oluline ülikompaktsete konstruktsioonide puhul.

Klientidele, kes seda kompromissi hindavad, on meie toote dokumentatsioonis üksikasjalik võrdlus olemas. PCB kruviklemmliist 301 seeria, mis on meie suurima mahuga kruviklemmidega tootesari ja demonstreerib täpseid elektrilisi ja mehaanilisi parameetreid, mille oleme kolmanda osapoole testimise abil valideerinud.

Otsustusmaatriks: milline kombinatsioon sobib teie rakendusega?

Selle analüüsi kristalliseerimiseks tegutsemist võimaldavaks otsustusraamistikuks oleme loonud järgmise maatriksi, mis põhineb 14-aastasel rakenduste insenerikogemusel ja enam kui 500 kliendiprojekti analüüsil. Kasutage seda oma lähtepunktina – aga võtke ühendust meie insenerimeeskonnaga, kui teie rakendus hõlmab mitut kategooriat.

Tootmiskvaliteet: mida nõuda oma trükkplaadile kinnitatava klemmliistu tootjalt

Mitte kõik trükkplaadile kinnitatavate klemmliistude tootjad ei tegutse samal kvaliteeditasemel. Ja kuna klemmliistud on ohutuse seisukohalt kriitilised komponendid, mille rike võib põhjustada tulekahju, seadmete kahjustusi või personali vigastusi, on tootja kvaliteedisüsteem vähemalt sama oluline kui toote spetsifikatsioon.

Meie arvates peaks iga ostja enne mis tahes trükkplaadile kinnitatava klemmliistu tootja käest ostutellimuse esitamist kontrollima järgmist:

1. Tooraine jälgitavus

J-Guangis säilitame partiitasandi jälgitavuse alates vaigutarnijast (hankime ainult Duponti ja BASF-i vaigusid) kuni valmis klemmliistudeni ning lisame iga saadetisega materjalisertifikaadid.

2. Kontaktplaadi paksus

Messingkontaktide nikkelkate toimib nii korrosioonitõkke kui ka kulumiskindla pinnana. Alla 2 μm paksune plaat ei paku piisavat kaitset IEC 60068-2-11 96-tunnise soolalahuse katse eest., mis simuleerib ranniku- ja kõrge õhuniiskusega keskkondi. Me testime plaadistuse paksust XRF-meetodil igas tootmisvahetuses ja avaldame tulemused oma partiikontrolli aruannetes – midagi, mida meie hinnaklassis on väga vähesed tootjad valmis tegema.

3. 100% elektriline test

Iga meie tarnitava klemmliistu iga poolus läbib enne pakendamist 100% pidevuse ja hüpoteesi 1,5-kordse nimipingega. Kuna ühe vahelduva ühenduse maksumus kliendi valmistootes ületab oluliselt põhjaliku testimise maksumuse...oleme investeerinud automatiseeritud testimisseadmetesse, mis läbivad iga klemmliistu iga pooluse vähem kui kolme sekundiga. Kui ostate tootjalt, kes teostab ainult statistilist valimit, küsige endalt, kas välirike on kokkuhoitud raha väärt.

4. Mõõtmete stabiilsus

Sammu tolerants on automatiseeritud trükkplaatide kokkupanekul kriitilise tähtsusega. Meie tihvtide asendi tolerants on korpuse tugipunkti suhtes ±0,05 mm. kuna tihvti nihe 0,15 mm või rohkem põhjustab automaatsetes pick-and-place ja lainejootmisliinides sisestamise tõrkeid, mis viib liinide seisakuteni, mis maksavad trükkplaatide monteerijatele sadu dollareid tunnis. Kontrollime seda tolerantsi koordinaatmõõtemasinal (CMM) iga vormivahetuse ajal ja iga tunni tagant tootmistsüklite ajal.

Kokkuvõte: alusta rakendusest, mitte spetsifikatsioonist

Kui saaksime teile jätkamiseks jagada ühte järeldust meie 14-aastasest karjäärist PCB-klemmliistude tootja, see oleks selline: Parima klemmliistu spetsifikatsiooni puhul on tegemist selle klemmliistuga, mis vastab tegelikele kasutustingimustele, mitte selle, mis andmelehe võrdluses kõige paremini välja näeb. Oleme näinud, kuidas insenerid on 5V andurisõlme jaoks liiga suurte 3,96 mm kruviklemmide spetsifikatsioonid seadnud, raiskades nii plaadiruumi kui ka eelarvet, ning oleme näinud, kuidas sama andekad insenerid on 24V mootorikontrolleri jaoks liiga väikeste 2,54 mm jooteplokkide spetsifikatsioonid seadnud, põhjustades varjatud väljavea, mis ilmnes 18 kuud pärast juurutamist.

Meie nõuanne on lihtne. Enne kataloogi avamist või hinnapäringu saatmist kontrollige oma rakenduse tegelikke pinge-, voolutugevus-, keskkonna- ja hooldusnõudeid. Seejärel leidke... PCB-klemmliistude tootja kes küsib sinult samu küsimusi – sest tootja, kes ei küsi teie rakenduse kohta, ei hooli sellest, kas tema toode selles töötab.

Ningbo J-Guang Electronicsis toodame kõiki selles artiklis käsitletud sammude ja klemmide kombinatsioone ühe katuse all, ühe kvaliteedisüsteemi ja ühe vastutusstandardi abil. Olenemata sellest, kas vajate 2,54 mm jooteklemmliistu tarbijale kantava seadme jaoks või 3,96 mm kruviklemmliistu tehase automatiseerimiskontrolleri jaoks, meil on olemas tööriistad, testimisinfrastruktuur ja rakenduskogemus, et toetada teie projekti prototüübist masstootmiseni.