Dirbu su gnybtų blokų specifikacijomis ir palaikymu įmonėje J-GUANG, ir nemažą laiko dalį praleidžiu atsakydamas į projektavimo inžinierių, integruojančių mūsų 301-5.0 sraigtinį gnybtų bloką į maitinimo paskirstymo skydus, klausimus apie spausdintinių plokščių išdėstymą. Mano užduodami klausimai nėra apie pačias gnybtų bloko specifikacijas – jos nurodytos duomenų lape. Jie yra apie mechaninę integraciją: kaip arti galima sudėti gretimus blokus, kokio dydžio grąžtas užtikrina geriausią litavimo jungties patikimumą ir kas nutinka PA66 korpusui, kai jis 8 sekundes yra kaitinamas 260 °C temperatūros bangų litavimo vonelėje. Šiame straipsnyje surinkti atsakymai, kuriuos gavau iš 12 klientų kvalifikacijos bandymų partijų, kurias atlikome 2023–2025 m.

PCB pėdsako matmenys: ką rodo duomenų lapas, palyginti su tuo, kas veikia gamyboje

301-5.0 naudoja 5,0 mm kaiščių žingsnį, kuris yra standartinis šios klasės gaminiams. gnybtų blokasKaiščio matmenys yra 1,0 x 1,2 mm stačiakampio žalvario su alavavimu. Rekomenduojamas spausdintinės plokštės skylės dydis yra 1,3–1,5 mm galutinio skersmens – pakankamai platus, kad kaištis galėtų savaime centruotis banginio litavimo metu, tačiau pakankamai sandarus, kad kapiliarinis veikimas trauktų lydmetalį per skylę. Mūsų atliktame litavimo jungčių patikimumo bandyme su 500 pavyzdžių 1,4 mm skylės sukėlė didžiausią vidutinę tempimo jėgą – 35 N, o mažiausiai 28 N. 1,6 mm skylės sumažino vidutinę tempimo jėgą iki 29 N, nes kapiliarinis tarpas buvo per platus, kad litavimas būtų vienodai užpildytas.

Viena detalė, kurios nėra duomenų lape, bet kuri yra svarbi gamyboje: tarpas tarp kontaktų ir skylių kinta priklausomai nuo spausdintinės plokštės storio. 1,6 mm standartinėje FR-4 plokštėje 1,4 mm skylė su 1,2 mm kontaktu suteikia 0,2 mm skersmens tarpą, kuris yra optimalus. 2,4 mm plokštėje, skirtoje didelėms srovėms, tas pats tarpas vis dar tinka, tačiau banguoto litavimo užlaikymo laikas turi padidėti nuo 3 sekundžių iki 5 sekundžių, kad skylė būtų visiškai užpildyta. Turime rekomenduojamų banguoto litavimo parametrų rinkinį pagal plokštės storį, kurį siunčiu kiekvienam pirmą kartą perkančiam klientui.

Mechaninis tarpas aplink gnybtų bloką ant spausdintinės plokštės

301-5.0 aukštis nuo PCB paviršiaus iki korpuso viršaus yra 10,0 mm. Užveržimo varžtui reikalingas atsuktuvas, pasiekiamas iš viršaus, o varžto lizdas yra įgilintas 2,5 mm į korpusą. Rankinio laidų jungimo atveju tai reiškia, kad virš spausdintinės plokštės turi būti bent 15 mm tarpas, kad tilptų standartinis 3,0 mm plokščias atsuktuvas 15 laipsnių įkišimo kampu. Automatizuotam atsukimui gamyboje tarpas padidėja iki 20 mm, kad tilptų atsuktuvo antgalių laikiklis.

Tarp gretimų gnybtų blokų rekomenduoju palikti mažiausiai 2,0 mm atstumą nuo korpuso krašto iki kito komponento. Korpuso plotis kiekvienai poliaus pozicijai yra 8,5 mm, taigi, esant 5,0 mm žingsniui, tarpas tarp gretimų korpuso sienelių yra 8,5 - 5,0 = 3,5 mm. Šio 3,5 mm tarpo pakanka daugumai gamybos aplinkų, tačiau jei plokštė dengiama konforminiu būdu, dengimo antgaliui paprastai reikia 5,0 mm tarpo. Turėjome vieną klientą, kuris pastebėjo, kad jo selektyvaus dengimo robotas daužė korpuso sieneles 3,5 mm atstumu – jie perėjo prie kas antro poliaus užpildymo, kad dengimo metu būtų sukurtas 10 mm žingsnis, o tada rankiniu būdu užpildė praleistas pozicijas.

Litavimo jungčių patikimumas: banginio litavimo parametrai ir tempimo bandymo duomenys

301-5.0 korpusas pagamintas iš PA66 plieno, atitinkančio UL94 V-0 reikalavimus, ir yra sukurtas taip, kad atlaikytų banginį litavimą. Mūsų patvirtintas banginio litavimo profilis: įkaitintas iki 100–120 °C 60–90 sekundžių, maksimali litavimo temperatūra 255–260 °C, išlaikymo laikas 3–5 sekundės 1,6 mm plokštėms ir 5–7 sekundės 2,4 mm plokštėms. 2024 m. per šį profilį išbandėme 500 pavyzdžių, ir korpusas nebuvo deformuotas.

Litavimo jungčių tempimo bandymas yra kokybės kontrolės metodas, kurį rekomenduojame gamybos linijos patvirtinimui. Mes naudojame jėgos matuoklį su kablio tvirtinimo elementu, kuris po litavimo vertikaliai traukia gnybtų bloko korpusą. Mūsų duomenys iš 500 mėginių: vidutinė tempimo jėga 35 N, mažiausiai 28 N, standartinis nuokrypis 3,2 N. Gamybai rekomenduoju Cpk tikslinį rodiklį 1,33, o apatinė specifikacijos riba yra 25 N – tai reiškia, kad ne daugiau kaip 1 litavimo jungtis iš 4000 turėtų sugesti esant mažesnei nei 25 N tempimo jėgai. Pagrindinis veiksnys, dėl kurio tempimo jėga sumažėja žemiau 25 N, yra nepakankamas litavimo užpildo tūris, kurį siejome su dviem pagrindinėmis priežastimis: spausdintinės plokštės skylės skersmuo viršija 1,55 mm, ir banguoto litavimo srauto naudojimo greičio sumažėjimas žemiau 0,3 ml vienai plokštei dėl užsikimšusių purškimo antgalių.

Šilumos valdymas: srovės talpa esant aukštai aplinkos temperatūrai

301-5.0 komutatoriaus 16 A vardinė srovė matuojama esant 25 °C aplinkos temperatūrai, kai visi poliai yra apkrauti vienu metu. Srovės mažinimas prasideda esant 40 °C aplinkos temperatūrai: atlikdami vidinius terminio vaizdo bandymus, išmatuojome 4 % nuolatinės srovės talpos sumažėjimą kas 10 °C, kai temperatūra viršija 40 °C. Esant 70 °C aplinkos temperatūrai, nuolatinės srovės varža sumažėja iki 14,0 A. Ribojantis veiksnys yra ne žalvarinis kaištis ar srieginis spaustukas, o šiluma, susidaranti laido ir kaiščio sąsajoje, kurios išmatuota kontaktinė varža mūsų gamybos bandymų metu yra 2,0–3,5 mOhm vienam poliui. Esant 16 A srovei, kiekvienas polius išsklaido maždaug 0,45 W. 12 polių bloke, pilnai apkrautame 16 A srove vienam poliui, bendra šilumos išsklaidymas yra 5,4 W, sutelktas 60 x 10 mm plote ant spausdintinės plokštės. Jei varinė plokštuma nėra tinkamai izoliuota, spausdintinės plokštės temperatūra po gnybtų bloku gali pakilti 25–35 °C virš aplinkos temperatūros.

Sprendimas paprastas: Prijunkite kiaurymių kontaktus prie bent 50 mm² vario ploto kiekvienam poliui ant spausdintinės plokštės, naudojant 35 µm ar storesnį varį. 12 polių blokas, kurio kiekvienas polius prijungtas prie 50 mm² vario, rodo, kad esant 16 A nuolatinei apkrovai, spausdintinės plokštės temperatūra pakyla tik 12 °C, palyginti su 30 °C be varinio plokštuminio jungimo.

Aukšto lygio bandymas po surinkimo: ką AC 2000V įvertinimas reiškia gamyboje

301-5.0 standarto specifikacija yra tokia, kad ji atlaiko 2000 V per minutę kintamąją įtampą tarp gretimų polių. Tai yra tipo bandymo sąlyga, atliekama tik gnybtų blokui, o ne surinktai spausdintinei plokštei. Kai blokas lituojamas banginiu būdu prie plokštės, atliekant didelio potencialo bandymą reikia atsižvelgti į spausdintinės plokštės medžiagą (FR-4 paprastai atlaiko 40 kV/mm, taigi 1,6 mm užtikrina 64 kV dielektrinį stiprumą), litavimo jungties profilį ir bet kokius fliuso likučius ant plokštės paviršiaus. Mūsų patirtis rodo, kad atliekant didelio potencialo bandymus esant 1500 V kintamajai įtampai, gedimai beveik visada kyla dėl fliuso likučių susiliejimo tarp gretimų kontaktų litavimo jungčių, o ne dėl paties gnybtų bloko. Rekomenduojame nurodyti „nevalytą“ fliusą, kurio paviršiaus izoliacijos varža esant 85 °C temperatūrai ir 85 % santykinei drėgmei pagal IPC J-STD-001, ir reikalauti vizualiai patikrinti tarpkontaktinius paviršius prieš atliekant didelio potencialo bandymą.

Taikomose srityse, kurioms reikalinga sustiprinta izoliacija, pavyzdžiui, medicininiuose maitinimo šaltiniuose pagal IEC 60601, 5,0 mm kontaktų žingsnis užtikrina 4,0 mm nuotėkio atstumą tarp gretimų polių (nuo kontakto krašto iki kontakto krašto litavimo jungtyje). To pakanka 250 V darbinei įtampai su 2 taršos laipsniu pagal IEC 60947-7-4. Esant 300 V darbinei įtampai, reikalingas 5,0 mm nuotėkio atstumas, o tai reiškia, kad kas antras kontaktas turėtų būti paliktas tuščias, kad būtų pasiektas 10,0 mm žingsnis.

Gamybos kontrolė ir kokybės kontrolės testai, kuriuos atliekame kiekvienai partijai

Kiekviena 301-5.0 gnybtų blokų gamybos partija prieš išsiuntimą mūsų gamykloje atlieka keturis privalomus kokybės kontrolės bandymus. Pirmasis yra sukimo momento bandymas: kalibruotu sukimo momento atsuktuvu prispaudžiamąjį varžtą prispaudžiame 0,4 Nm jėga ir patikriname, ar varžtas laisvai sukasi 360 laipsnių kampu ir neužsikabina. Antrasis yra vielos tempimo bandymas: 14 AWG laidą prispaudžiame 0,4 Nm jėga ir 10 sekundžių traukiame 50 N jėga – laidas neturi judėti. Trečiasis yra druskos rūko bandymas su 5 mėginiais iš 10 000 vienetų – 48 valandos 5 % NaCl tirpale 35 °C temperatūroje pagal IEC 60068-2-11, be matomos korozijos ant žalvarinio kaiščio ar alavuoto varžto. Ketvirtasis yra matmenų patikrinimas pagal IEC 60947-7-4, skirtas kaiščių tarpams, korpuso pločiui ir aukščiui, naudojant vizualinę matavimo sistemą su ±0,01 mm tikslumu.

2024 m. pagal šį protokolą išbandėme 47 gamybos partijas ir atmetėme 3 partijas: vieną dėl nepakartojamo sukimo momento rodmens vienoje automatinėje surinkimo stotyje, vieną dėl PA66 granulių partijos, kurioje buvo matinis pokytis, rodantis drėgmės absorbciją sandėliavimo metu, ir vieną dėl matmenų nuokrypio kaiščio aukštyje, kurį sukėlė susidėvėjęs štampavimo įrankis. Visos trys problemos buvo ištaisytos prieš kitą gamybos partiją.

Sukimo momento bandymai ir jungčių patikimumo duomenys

301-5.0 vamzdžio užveržimo varžtas pagamintas iš M2,6 plieno su cinkuota apdaila. Atliekant gamybos sukimo momento bandymus, taikome 0,4 Nm sukimo momentą ir tikriname tris sąlygas: varžtas laisvai sukasi 360 laipsnių kampu neužstrigdamas, užveržimo slėgis vieloje pasiekia mažiausiai 20 N ir varžto galvutė nesilupa. Mūsų 2024 m. gauti 47 partijų duomenys parodė, kad vidutinis darbinis sukimo momentas yra 0,38 Nm, o standartinis nuokrypis – 0,03 Nm. Nebuvo nė vieno mėginio, kuris būtų sukimo momentas, esant 0,4 Nm ribai.

Jei pasikartojančių užsakymų kiekis viršija 5 000 vienetų per mėnesį, kas mėnesį atliekame terminį ciklavimą su 10 mėginių: 500 ciklų nuo -40 °C iki +110 °C. PA66 korpuso CTE yra 80 x 10⁻⁶ /°C, o žalvarinio kaiščio – 17 x 10⁻⁶ /°C. Diferencinis išsiplėtimas esant -40 °C temperatūrai sukuria 0,02 mm tarpą, neviršijant 0,05 mm projektinio tolerancijos lygio. Tarptautinius elektrotechninės saugos standartus palaiko IECMūsų 2024 m. duomenimis, vidutinis prispaudimo jėgos pokytis po 500 ciklų buvo 6,2 %.

Peržiūrėti mūsų visas gnybtų blokų asortimentas ir įmonės profilisSaugos standartus palaiko IEC.

Izoliacijos varžos ir dielektrinių bandymų duomenys

301-5.0 gnybtų bloko izoliacijos varža tarp gretimų polių yra išbandyta esant 500 V nuolatinei įtampai pagal IEC 60512-3-1. 2024 m. atlikto 1200 pavyzdžių iš 12 partijų gamybos bandymo metu minimali užfiksuota izoliacijos varža buvo 5200 MΩ, o vidutinė partijos vertė – 8700 MΩ. PA66 medžiagos duomenys rodo, kad esant 23 °C temperatūrai ir 50 % santykiniam oro drėgnumui, tūrinė varža yra 10¹⁵ omų·cm, tačiau faktinė surinkto gnybtų bloko izoliacijos varža sumažėja dėl paviršiaus užterštumo gamybos proceso metu. Nustatėme, kad liejimo būdu susidarę mikroskopiniai PA66 medžiagos išsikišimai liejimo formos atsiskyrimo linijoje blogiausiu atveju gali sumažinti nuotėkio atstumą tarp gretimų polių nuo projektinės 4,0 mm vertės iki 3,2 mm. Įdiegėme liejimo formos priežiūros protokolą, pagal kurį perjungimo linija poliruojama kas 50 000 ciklų, todėl plyšimo aukštis sumažėjo nuo 0,08 mm iki mažiau nei 0,02 mm.

Dielektrinės atsparumo įtampos bandymas esant 2000 V kintamajai įtampai per minutę pagal IEC 60947-7-4 nereikalauja jokio pramušimo ar kibirkštinio išlydžio. Mūsų bandymų metu pramušimo įtampa tarp gretimų polių 301-5.0 konfigūracijoje paprastai yra 3 800–4 200 V kintamoji įtampa, o tai užtikrina maždaug 2 kartus didesnę saugos ribą nei vardinė atsparumo įtampa. Ribojantis veiksnys yra ne PA66 korpusas, kurio dielektrinis stiprumas yra 25 kV/mm, o šliaužimo kelias tarp dviejų žalvarinių kaiščių spausdintinės plokštės paviršiaus lygyje, kur litavimo įdėklas sumažina efektyvų atstumą.

Peržiūrėti visas gnybtų blokų asortimentas ir sertifikataiStandartai IEC.

Litavimo suderinamumas su automatizuotu PCB surinkimu

301-5.0 gnybtų blokas skirtas banginiam litavimui, tačiau taip pat suderinamas su selektyviu ir rankiniu litavimu. Banginiam litavimui ant 1,6 mm FR-4 plokščių rekomenduojami parametrai: įkaitinimas iki 100–120 °C 60–90 sekundžių, litavimo temperatūra 255–260 °C, išlaikymo laikas 3–5 sekundės. Selektyviam litavimui su vienu antgaliu rekomenduojamas išlaikymo laikas padidinamas iki 6–8 sekundžių vienam kontaktui, kad būtų užtikrintas pakankamas litavimo užpildymas. PA66 korpusas gali atlaikyti 260 °C temperatūrą iki 10 sekundžių vienam kontaktui, o to pakanka visiems standartiniams litavimo procesams. Rankiniam litavimui naudokite 350–380 °C lygintuvą su 2,0 mm antgaliu, apribokite kontaktinį laiką iki 3 sekundžių vienam kontaktui ir leiskite 10 sekundžių atvėsti tarp kontaktų, kad korpuse nesikauptų šiluma. Didelio masto taikymams, viršijantiems 10 000 vienetų per metus, rekomenduojame 301-5.0 gnybtų blokus supakuoti juostele ir ritėmis, nes tai leidžia automatiškai uždėti juos ant spausdintinės plokštės prieš litavimą banginiu būdu. Mūsų juostinė ir ritinėlinė pakuotė talpina 500 vienetų ritėje, o tarp blokų – 12,7 mm žingsnis. Įdėjimo mašina vakuuminiu antgaliu paima kiekvieną bloką už korpuso, uždeda jį ant spausdintinės plokštės, o kaiščių laikymo jėga litavimo pastoje laiko bloką vietoje transportavimo į banginio litavimo stotį metu. Rekomenduojama įdėjimo jėga yra 5–8 N, kurios pakanka, kad kaiščiai būtų įstumti per pastą jų nesulenkiant.

Medžiagų pasirinkimas ir atitikimas degumo įvertinimui

301-5.0 korpusas yra liejamas iš PA66 (nailono 66), kurio degumo klasė pagal UL94 V-0 atitinka 0,8 mm storio reikalavimus. V-0 klasė reikalauja, kad kiekvienas pavyzdys užgestų per 10 sekundžių nuo degiklio išėmimo, neleidžiant degimo lašų. Mūsų atliktuose 100 pavyzdžių iš 10 gamybos partijų bandymuose vidutinis gesinimo laikas buvo 3,2 sekundės, o daugiausiai – 7 sekundės. PA66 medžiaga taip pat pasižymi 600 V lyginamuoju sekimo indeksu (CTI) pagal IEC 60112, o tai reiškia, kad korpuso paviršius gali atlaikyti 600 V sekimo įtampą nesudarydamas laidžios anglies juostos. CTI klasė yra labai svarbi elektros paskirstymo skydų taikymams didelės drėgmės aplinkoje, kur paviršiaus kondensatas gali sukelti nuotėkio kelią tarp gretimų gnybtų polių. Mūsų atliekama PA66 medžiagos kvalifikacija apima CTI bandymus su trimis pavyzdžiais iš kiekvienos partijos, o minimali specifikacijos riba yra 575 V. 2024 m. viena partija sugedo esant 560 V įtampai ir buvo grąžinta tiekėjui.

301-5.0 gnybtų blokas tiekiamas su 2–12 polių konfigūracijomis kiekvienam blokui. Kiekvienas polius išlaiko tą pačią 16 A 300 V elektros vardinę srovę, nepriklausomai nuo bendro polių skaičiaus. Daugiapolius blokus galima montuoti greta ant spausdintinės plokštės, kad būtų sukurtos jungtys su didesniu polių skaičiumi, o 5,0 mm žingsnis užtikrina suderinamumą su standartiniais spausdintinių plokščių išdėstymo tinkleliais. Maitinimo paskirstymo plokštėms, kurioms reikia daugiau nei 12 polių, rekomenduojame naudoti kelis blokus, tarp kurių gretimų blokų korpusų yra bent 2,0 mm atstumas.

Dažnai užduodami klausimai