저는 터미널 블록 사양 및 지원 업무를 담당하고 있습니다. J-GUANG저는 설계 엔지니어들이 당사의 301-5.0 스크류 터미널 블록을 배전반에 통합하는 과정에서 발생하는 PCB 레이아웃 관련 질문에 답변하는 데 상당한 시간을 할애합니다. 제가 받는 질문은 터미널 블록 사양 자체에 관한 것이 아닙니다. 사양은 데이터시트에 나와 있습니다. 질문은 기계적 통합에 관한 것입니다. 인접한 블록을 얼마나 가깝게 배치할 수 있는지, 어떤 드릴 크기가 최상의 납땜 접합 신뢰성을 제공하는지, 그리고 PA66 하우징이 260°C의 웨이브 솔더링조에서 8초 동안 처리될 때 어떤 일이 발생하는지 등입니다. 이 글에서는 2023년부터 2025년까지 진행한 12차례의 고객 인증 테스트를 통해 얻은 답변을 정리했습니다.

PCB 풋프린트 치수: 데이터시트에 표시된 값과 실제 생산에서의 값 차이

301-5.0은 5.0mm 핀 피치를 사용하는데, 이는 해당 등급의 제품에서 표준적인 사양입니다. 터미널 블록핀 크기는 1.0 x 1.2 mm 직사각형 황동 재질에 주석 도금 처리되어 있습니다. 권장 PCB 홀 크기는 최종 직경 1.3~1.5 mm입니다. 이 크기는 웨이브 솔더링 시 핀이 자체적으로 중앙에 위치할 수 있을 만큼 충분히 넓으면서도 모세관 현상으로 납이 홀을 통해 충분히 채워질 수 있도록 충분히 좁습니다. 500개 샘플을 대상으로 실시한 솔더 접합부 신뢰성 테스트 결과, 1.4 mm 크기의 홀에서 평균 인장력이 35 N으로 가장 높았고 최소값은 28 N이었습니다. 1.6 mm 크기의 홀에서는 모세관 간격이 너무 넓어 납이 고르게 채워지지 않아 평균 인장력이 29 N으로 감소했습니다.

데이터시트에는 나와 있지 않지만 생산에 중요한 한 가지 사항은 PCB 두께에 따라 핀-홀 간격이 달라진다는 것입니다. 1.6mm 표준 FR-4 기판에서 1.4mm 홀과 1.2mm 핀의 경우 직경 0.2mm의 간격이 최적입니다. 고전류 애플리케이션용 2.4mm 기판에서도 동일한 간격은 여전히 ​​유효하지만, 홀을 완전히 채우려면 웨이브 솔더링 유지 시간을 3초에서 5초로 늘려야 합니다. 저희는 모든 신규 고객에게 기판 두께별 권장 웨이브 솔더링 파라미터 세트를 제공하고 있습니다.

PCB 상의 터미널 블록 주변의 기계적 간극

301-5.0의 높이는 PCB 표면에서 하우징 상단까지 10.0mm입니다. 고정 나사를 풀려면 위쪽에서 드라이버로 접근해야 합니다.나사 홈은 하우징 안쪽으로 2.5mm 들어가 있습니다. 수동 배선 시에는 표준 3.0mm 일자 드라이버를 15도 각도로 삽입할 수 있도록 PCB 위쪽으로 최소 15mm의 여유 공간이 필요합니다. 생산 과정에서 자동 나사 조립 시에는 드라이버 비트 홀더를 수용하기 위해 필요한 여유 공간이 20mm로 증가합니다.

인접한 터미널 블록 사이에는 하우징 가장자리에서 다음 부품까지 최소 2.0mm의 간격을 두는 것이 좋습니다. 하우징은 극 위치당 8.5mm 너비이므로 5.0mm 피치를 사용하면 인접한 하우징 벽 사이의 간격은 8.5 - 5.0 = 3.5mm가 됩니다. 이 3.5mm 간격은 대부분의 생산 환경에 충분하지만, 기판에 컨포멀 코팅을 하는 경우 코팅 도포 노즐은 일반적으로 5.0mm의 간격을 필요로 합니다. 한 고객은 선택적 코팅 로봇이 3.5mm 간격으로 하우징 벽에 닿는 것을 발견하고, 코팅 패스에서 10mm 피치를 만들기 위해 한 극씩 건너뛰어 부품을 채우는 방식으로 변경한 후 건너뛴 위치에는 수동으로 부품을 채웠습니다.

납땜 접합부 신뢰성: 웨이브 솔더링 매개변수 및 인장 시험 데이터

301-5.0 하우징은 UL94 V-0 등급의 PA66 재질로 성형되었으며, 웨이브 솔더링 공정에 견딜 수 있도록 설계되었습니다. 당사에서 승인한 웨이브 솔더링 프로파일은 다음과 같습니다. 예열 100-120°C에서 60-90초, 최고 솔더링 온도 255-260°C, 유지 시간 1.6mm 기판의 경우 3-5초, 2.4mm 기판의 경우 5-7초입니다. 2024년에 이 프로파일을 사용하여 500개의 샘플을 테스트한 결과 하우징 변형은 전혀 발생하지 않았습니다.

납땜 접합부 인장 시험은 생산 라인 검증에 권장되는 품질 관리 방법입니다. 납땜 후 터미널 블록 본체를 수직으로 당기는 후크 고정 장치가 있는 힘 측정기를 사용합니다. 500개 샘플에 대한 데이터는 평균 인장력 35N, 최소값 28N, 표준 편차 3.2N입니다. 생산 시에는 Cpk 목표치를 1.33으로, 하한 사양을 25N으로 설정할 것을 권장합니다. 즉, 4,000개의 납땜 접합부 중 1개 이하만 25N 미만의 인장력에서 불량이 나와야 합니다. 인장력이 25N 미만으로 떨어지는 주요 원인은 불충분한 납땜 충진량이며, 이는 PCB 홀 직경이 1.55mm를 초과하는 경우와 스프레이 노즐 막힘으로 인해 웨이브 솔더 플럭스 도포량이 보드당 0.3mL 미만으로 떨어지는 경우 두 가지로 분석되었습니다.

열 관리: 고온 환경에서의 전류 용량

301-5.0의 정격 전류 16A는 주변 온도 25°C에서 모든 극에 동시에 부하가 걸린 상태를 기준으로 합니다. 전류 저하는 주변 온도가 40°C부터 시작됩니다. 자체 열화상 테스트를 통해 40°C를 초과하는 온도에서 10°C 상승할 때마다 연속 전류 용량이 4%씩 감소하는 것을 확인했습니다. 주변 온도가 70°C에 도달하면 연속 전류 정격은 14.0A로 떨어집니다. 전류 제한 요소는 황동 핀이나 스크류 클램프가 아니라 전선과 핀이 만나는 접합부에서 발생하는 열입니다. 당사 생산 테스트에서 이 접합부의 접촉 저항은 극당 2.0~3.5mΩ으로 측정되었습니다. 16A 부하 시 각 극은 약 0.45W의 열을 발산합니다. 12극 단자 블록에 극당 16A의 전류가 완전히 부하될 경우, 총 열 방출량은 5.4W이며, 이 열은 PCB 상의 60 x 10mm 영역에 집중됩니다. 적절한 구리 평면 방열이 없으면 단자 블록 아래의 PCB 온도는 주변 온도보다 25~35°C 상승할 수 있습니다.

해결책은 간단합니다. PCB 상의 각 극에 대해 최소 50mm²의 구리 면적에 스루홀 패드를 연결하십시오.35µm 이상의 두꺼운 구리를 사용하면, 각 극이 50mm² 구리에 연결된 12극 블록은 16A 연속 부하에서 PCB 온도 상승이 12°C에 불과한 반면, 구리 평면 연결이 없는 경우에는 30°C에 달합니다.

조립 후 고전압 테스트: AC 2000V 정격이 생산에 미치는 영향

301-5.0 규격은 인접 극 간 AC 2000V/분의 내전압을 견딜 수 있도록 명시되어 있습니다. 이는 터미널 블록 자체에 대한 형식 시험 조건이며, 조립된 PCB에 대한 시험 조건은 아닙니다. 터미널 블록이 기판에 웨이브 솔더링된 후에는 고전압 시험 시 PCB 재질(FR-4는 일반적으로 40kV/mm를 견딜 수 있으므로 1.6mm 두께는 64kV의 절연 강도를 제공함), 솔더 접합부 형상, 그리고 기판 표면의 플럭스 잔류물을 고려해야 합니다. 경험상, 1500V AC에서 수행되는 생산 고전압 시험에서 불합격되는 경우는 거의 대부분 터미널 블록 자체의 문제가 아니라 인접 핀 솔더 접합부 사이에 플럭스 잔류물이 브리징되어 발생하는 문제입니다. IPC J-STD-001 규격에 따라 85°C 및 상대 습도 85%에서 표면 절연 저항이 최소 10¹¹Ω인 무세척 플럭스를 사용하고, 고전압 시험 전에 핀 사이 표면을 육안으로 검사할 것을 권장합니다.

IEC 60601에 따른 의료용 전원 공급 장치와 같이 강화 절연이 필요한 용도의 경우, 5.0mm 핀 피치는 인접한 극 사이의 연면 거리(납땜 접합부에서 핀 가장자리 간 거리)를 4.0mm로 확보합니다. 이는 IEC 60947-7-4에 따른 오염 등급 2의 250V 작동 전압에 적합합니다. 300V 작동 전압의 경우 필요한 연면 거리는 5.0mm이므로 10.0mm 피치를 확보하려면 핀 하나씩 건너뛰어 비워 두어야 합니다.

모든 생산 배치에 대해 생산 검사 및 품질 관리 테스트를 실시합니다.

301-5.0 터미널 블록의 모든 생산 배치는 출하 전에 당사 시설에서 네 가지 필수 품질 관리 테스트를 거칩니다. 첫 번째는 토크 테스트입니다. 보정된 토크 드라이버를 사용하여 클램핑 나사에 0.4Nm의 토크를 가하고 나사가 360도 회전 시 걸림 없이 자유롭게 회전하는지 확인합니다. 두 번째는 전선 인장 테스트입니다. 14AWG 전선을 0.4Nm의 토크로 클램핑한 후 50N의 힘으로 10초 동안 인장합니다. 전선이 움직이지 않아야 합니다. 세 번째는 염수 분무 테스트입니다. 10,000개당 5개의 샘플을 대상으로 IEC 60068-2-11 규격에 따라 35°C, 5% NaCl 용액에서 48시간 동안 테스트하며, 황동 핀이나 주석 도금 나사에 눈에 띄는 부식이 없어야 합니다. 네 번째는 IEC 60947-7-4 규격에 따라 핀 간격, 하우징 폭, 높이를 측정하는 치수 검사입니다. 이 검사에는 ±0.01mm의 정확도를 가진 비전 측정 시스템이 사용됩니다.

2024년에는 이 프로토콜을 통해 47개 생산 배치를 테스트했으며, 그중 3개 배치를 불량으로 판정했습니다. 불량품은 다음과 같습니다. 하나는 단일 자동 조립 스테이션에서 토크 측정값이 반복되지 않은 경우, 다른 하나는 보관 중 수분 흡수로 인해 PA66 펠릿에 혼탁 현상이 나타난 경우, 그리고 나머지 하나는 스탬핑 금형 마모로 인한 핀 높이 치수 편차가 있는 경우입니다. 이 세 가지 문제는 모두 다음 생산 배치 전에 수정되었습니다.

토크 테스트 및 연결 신뢰성 데이터

301-5.0의 클램핑 스크류는 아연 도금 처리된 M2.6 강철로 제작되었습니다. 당사의 생산 토크 테스트에서는 0.4Nm의 토크를 가하고 다음 세 가지 조건을 확인합니다. 스크류가 360도 회전 시 걸림 없이 자유롭게 회전하는지, 클램핑 압력이 와이어에 최소 20N에 도달하는지, 스크류 헤드가 마모되지 않는지입니다. 2024년에 47개 배치에 대해 수집한 데이터에 따르면 평균 작동 토크는 0.38Nm, 표준 편차는 0.03Nm였습니다. 0.4Nm 한계에서 불량 판정을 받은 샘플은 없었습니다.

월 5,000개 이상 반복 주문의 경우, 매월 10개의 샘플에 대해 -40°C에서 +110°C까지 500회 열순환 테스트를 실시합니다. PA66 하우징의 열팽창 계수는 80 x 10⁻⁶/°C인 반면, 황동 핀의 열팽창 계수는 17 x 10⁻⁶/°C입니다. -40°C에서의 열팽창 차이로 인해 설계 허용 오차 0.05mm 내에서 0.02mm의 간격이 발생합니다. 당사는 국제 전기 안전 기준을 준수합니다. IEC2024년 데이터에서 500회 주기 후 평균 클램프력 변화는 6.2%였습니다.

저희 웹사이트를 방문하세요 전체 터미널 블록 제품군 그리고 회사 프로필안전 기준은 다음과 같이 유지됩니다. 국제전기통신연합(IEC).

절연 저항 및 유전율 시험 데이터

301-5.0 단자대의 인접 극 간 절연 저항은 IEC 60512-3-1 규격에 따라 DC 500V에서 측정되었습니다. 2024년 생산 시험에서 12개 배치에 걸쳐 총 1,200개의 샘플을 대상으로 측정한 결과, 최소 절연 저항은 5,200MΩ이었으며, 배치 평균은 8,700MΩ이었습니다. PA66 재질의 체적 저항률은 23°C, 상대습도 50%에서 10¹⁵Ω·cm이지만, 조립된 단자대의 실제 절연 저항은 제조 공정 중 발생하는 표면 오염으로 인해 감소합니다. 사출 성형 과정에서 발생하는 플래시(금형 분할선에 생기는 미세한 PA66 재질 돌출부)가 인접 극 간 연면 거리를 설계값인 4.0mm에서 최악의 경우 3.2mm까지 감소시킬 수 있음을 확인했습니다. 5만 사이클마다 분할선을 연마하는 금형 유지 보수 프로토콜을 구현하여 플래시 높이를 0.08mm에서 0.02mm 미만으로 줄였습니다.

IEC 60947-7-4에 따른 분당 AC 2000V의 절연 내전압 시험에서 절연 파괴나 섬락이 발생하지 않아야 합니다. 당사 시험 결과, 301-5.0 구성에서 인접 극 사이의 절연 파괴 전압은 일반적으로 AC 3,800~4,200V로, 정격 내전압의 약 2배에 달하는 안전 여유를 제공합니다. 제한 요소는 절연 강도가 25kV/mm인 PA66 하우징이 아니라, PCB 표면에서 두 황동 핀 사이의 연면 거리입니다. 이 부분에서 솔더 필렛이 유효 거리를 감소시킵니다.

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자동 PCB 조립과의 납땜 호환성

301-5.0 터미널 블록은 웨이브 솔더링용으로 설계되었지만 선택적 솔더링 및 수동 솔더링에도 사용할 수 있습니다. 1.6mm FR-4 기판에 웨이브 솔더링을 할 경우, 권장 설정은 다음과 같습니다. 예열 100-120°C에서 60-90초, 솔더 온도 255-260°C, 접촉 시간 3-5초. 단일 노즐을 사용한 선택적 솔더링의 경우, 적절한 솔더 충진을 위해 핀당 접촉 시간을 6-8초로 늘리는 것이 좋습니다. PA66 하우징은 핀당 최대 10초 동안 260°C의 온도를 견딜 수 있으며, 이는 모든 표준 솔더링 공정에 충분합니다. 수동 솔더링의 경우, 2.0mm 팁이 장착된 350-380°C 인두를 사용하고, 핀당 접촉 시간을 3초로 제한하며, 하우징의 열 축적을 방지하기 위해 핀 사이 간격을 10초로 유지하십시오. 연간 10,000개 이상 대량 생산 애플리케이션의 경우, 웨이브 솔더링 전에 PCB에 자동으로 배치할 수 있는 테이프 앤 릴 패키징을 301-5.0 터미널 블록에 권장합니다. 당사의 테이프 앤 릴 포맷은 블록 간 피치가 12.7mm이고 릴당 500개의 블록을 수용할 수 있습니다. 배치 장비는 진공 노즐을 사용하여 하우징 본체를 집어 PCB에 배치하고, 솔더 페이스트에 고정된 핀의 유지력으로 웨이브 솔더링 스테이션으로 이송되는 동안 블록이 제자리에 고정됩니다. 권장되는 집어 올리는 힘은 5~8N이며, 이는 핀이 휘어지지 않고 솔더 페이스트를 통과하여 배치되기에 충분합니다.

재료 선정 및 난연성 등급 준수

301-5.0 하우징은 UL94 V-0 등급의 난연성을 갖춘 PA66(나일론 66) 소재로 0.8mm 두께로 사출 성형되었습니다. V-0 등급은 버너를 제거한 후 10초 이내에 연소가 완료되고, 연소 잔여물이 남지 않아야 함을 의미합니다. 10개 생산 로트에서 추출한 100개 샘플을 대상으로 자체 테스트를 진행한 결과, 평균 연소 시간은 3.2초, 최대 소화 시간은 7초였습니다. 또한, PA66 소재는 IEC 60112 규격에 따라 600V의 비교 트래킹 지수(CTI)를 충족합니다. 이는 하우징 표면이 600V의 트래킹 전압을 견뎌도 전도성 탄소 경로가 형성되지 않음을 의미합니다. CTI 등급은 습도가 높은 환경에서 배전반에 사용되는 경우 매우 중요합니다. 이러한 환경에서는 표면 결로로 인해 인접한 단자 사이에 누전 경로가 발생할 수 있기 때문입니다. 당사는 PA66 소재 입고 시 배치당 3개의 샘플에 대해 CTI 테스트를 실시하며, 최소 허용 전압은 575V입니다. 2024년에 한 생산분에서 560V에서 불량 판정을 받아 공급업체로 반품되었습니다.

301-5.0 터미널 블록은 블록당 2극에서 12극까지 다양한 구성으로 제공됩니다. 각 극은 총 극 수와 관계없이 16A 300V의 동일한 정격 전류를 유지합니다. 다극 블록은 PCB에 나란히 장착하여 더 많은 극 수의 연결을 구성할 수 있으며, 5.0mm 피치는 표준 PCB 레이아웃 그리드와의 호환성을 보장합니다. 12극 이상이 필요한 배전반의 경우, 인접한 블록 하우징 사이에 최소 2.0mm의 간격을 두고 여러 개의 블록을 사용하는 것이 좋습니다.

자주 묻는 질문