Es strādāju pie spaiļu bloku specifikācijas un atbalsta uzņēmumā J-GUANG, un es ievērojamu daļu sava laika pavadu, atbildot uz projektēšanas inženieru jautājumiem par shēmu plates izkārtojumu, integrējot mūsu 301-5.0 skrūvju spaiļu bloku strāvas sadales paneļos. Jautājumi, ko es uzdodu, nav par pašām spaiļu bloka specifikācijām — tās ir norādītas datu lapā. Tie ir par mehānisko integrāciju: cik tuvu var novietot blakus esošos blokus, kāds urbja izmērs nodrošina vislabāko lodējuma savienojuma uzticamību un kas notiek ar PA66 korpusu, kad tas 8 sekundes tiek pakļauts 260 °C viļņu lodēšanas vannai. Šajā rakstā ir apkopotas atbildes, ko esmu izstrādājis no 12 klientu kvalifikācijas testu partijām, ko veicām laikā no 2023. līdz 2025. gadam.

PCB pēdas izmēri: ko parāda datu lapa, salīdzinot ar to, kas darbojas ražošanā

301-5.0 izmanto 5,0 mm tapu soli, kas ir standarts šai klasei. spaiļu bloksTapas izmēri ir 1,0 x 1,2 mm taisnstūrveida misiņa ar alvas pārklājumu. Ieteicamais PCB cauruma izmērs ir 1,3–1,5 mm gatavā diametra — pietiekami plats, lai tapa varētu pašcentrēties viļņu lodēšanas laikā, bet pietiekami ciešs, lai nodrošinātu, kapilārā darbība ievelk lodmetālu caur caurumu. Mūsu lodējuma savienojumu uzticamības testā ar 500 paraugiem 1,4 mm caurumi radīja vislielāko vidējo vilkšanas spēku pie 35 N, bet vismaz 28 N. 1,6 mm caurumi samazināja vidējo vilkšanas spēku līdz 29 N, jo kapilārā sprauga bija pārāk plata, lai nodrošinātu vienmērīgu lodējuma aizpildījumu.

Viena detaļa, kas nav atrodama datu lapā, bet ir svarīga ražošanā: atstarpe starp tapām un caurumiem mainās atkarībā no PCB biezuma. Uz 1,6 mm standarta FR-4 plates 1,4 mm caurums ar 1,2 mm tapu nodrošina 0,2 mm diametrālo atstarpi, kas ir optimāla. Uz 2,4 mm plates lielas strāvas lietojumprogrammām tā pati atstarpe joprojām ir piemērota, bet viļņu lodēšanas aiztures laikam ir jāpalielina no 3 sekundēm līdz 5 sekundēm, lai nodrošinātu pilnīgu cauruma aizpildīšanu. Mums ir ieteicamo viļņu lodēšanas parametru kopums atkarībā no plates biezuma, ko es nosūtu katram pirmreizējam klientam.

Mehāniskā atstarpe ap spaiļu bloku uz PCB

301-5.0 augstums no PCB virsmas līdz korpusa augšdaļai ir 10,0 mm. Spriegošanas skrūvei nepieciešama skrūvgrieža piekļuve no augšas, un skrūves slots ir padziļināts korpusā 2,5 mm dziļumā. Manuālai elektroinstalācijai tas nozīmē minimālo atstarpi 15 mm virs shēmas plates, lai tajā varētu ievietot standarta 3,0 mm plakanu skrūvgriezi 15 grādu ievietošanas leņķī. Automatizētai skrūvju skrūvēšanai ražošanā atstarpes nepieciešamība palielinās līdz 20 mm, lai tajā varētu ievietot skrūvgrieža uzgaļa turētāju.

Starp blakus esošajiem spaiļu blokiem iesaku ievērot vismaz 2,0 mm atstarpi no korpusa malas līdz nākamajai komponentei. Korpusa platums uz katru pola pozīciju ir 8,5 mm, tāpēc ar 5,0 mm soli atstarpe starp blakus esošajām korpusa sienām ir 8,5 - 5,0 = 3,5 mm. Šī 3,5 mm atstarpe ir pietiekama lielākajai daļai ražošanas vides, bet, ja plate tiek uzklāta ar konformālu pārklāšanu, pārklājuma uzlikšanas sprauslai parasti ir nepieciešama 5,0 mm atstarpe. Mums bija viens klients, kurš atklāja, ka viņa selektīvās pārklāšanas robots trāpa korpusa sienām ar 3,5 mm atstarpi — viņi pārslēdzās uz katru otro polu, lai pārklāšanas laikā izveidotu 10 mm soli, un pēc tam manuāli aizpildīja izlaistās pozīcijas.

Lodējuma savienojuma uzticamība: viļņu lodējuma parametri un vilkšanas testa dati

301-5.0 korpuss ir izgatavots no PA66 tērauda ar UL94 V-0 reitingu, un tas ir paredzēts viļņu lodēšanai. Mūsu apstiprinātais viļņu lodēšanas profils: iepriekšēja uzsildīšana 100–120 °C temperatūrā 60–90 sekundes, maksimālā lodēšanas temperatūra 255–260 °C, aiztures laiks 3–5 sekundes 1,6 mm platēm un 5–7 sekundes 2,4 mm platēm. 2024. gadā mēs testējām 500 paraugus caur šo profilu, un korpusa deformācija nebija konstatēta.

Lodējuma savienojuma vilkšanas tests ir kvalitātes kontroles metode, ko iesakām ražošanas līnijas validācijai. Mēs izmantojam spēka mērītāju ar āķa stiprinājumu, kas pēc lodēšanas vertikāli velk spaiļu bloka korpusu. Mūsu dati no 500 paraugiem: vidējais vilkšanas spēks 35 N, minimums 28 N, standartnovirze 3,2 N. Ražošanai es iesaku Cpk mērķi 1,33 ar apakšējo specifikācijas robežu 25 N, kas nozīmē, ka ne vairāk kā 1 lodējuma savienojumam no 4000 vajadzētu sabojāties, ja vilkšanas spēks ir mazāks par 25 N. Galvenais faktors, kas samazina vilkšanas spēku zem 25 N, ir nepietiekams lodējuma uzpildes tilpums, ko mēs izsecinājām līdz diviem pamatcēloņiem: PCB cauruma diametrs pārsniedz 1,55 mm un viļņveida lodēšanas plūsmas uzklāšanas ātruma samazināšanās zem 0,3 ml uz plati aizsērējušu smidzināšanas sprauslu dēļ.

Siltuma pārvaldība: strāvas jauda paaugstinātā apkārtējās vides temperatūrā

301-5.0 bloka 16 A nominālā strāva ir noteikta 25 °C apkārtējās vides temperatūrā, kad visi poli ir vienlaicīgi noslogoti. Strāvas samazināšana sākas 40 °C apkārtējās vides temperatūrā: veicot iekšējos termiskās attēlveidošanas testus, mēs izmērījām 4 % nepārtrauktās strāvas kapacitātes samazinājumu par katriem 10 °C virs 40 °C. 70 °C apkārtējās vides temperatūrā nepārtrauktās strāvas nominālā vērtība samazinās līdz 14,0 A. Ierobežojošais faktors nav misiņa tapa vai skrūvskava — tas ir siltums, kas rodas vada un tapas saskarnē, kuras izmērītā kontakta pretestība mūsu ražošanas testos ir 2,0–3,5 mΩ uz polu. Pie 16 A katrs pols izkliedē aptuveni 0,45 W. 12 polu blokā, kas pilnībā noslogots ar 16 A uz polu, kopējā siltuma izkliede ir 5,4 W, koncentrēta 60 x 10 mm laukumā uz PCB. Bez atbilstošas ​​vara plaknes siltuma izkliedes PCB temperatūra zem spaiļu bloka var paaugstināties par 25–35 °C virs apkārtējās vides temperatūras.

Risinājums ir vienkāršs: Pievienojiet caurumu kontaktligzdas vismaz 50 mm² vara laukumam uz katru polu uz shēmas plates, izmantojot 35 µm vai biezāku varu. 12 polu bloks, kur katrs pols ir savienots ar 50 mm² vara vadu, uzrāda PCB temperatūras paaugstināšanos tikai par 12 °C pie 16 A nepārtrauktas slodzes, salīdzinot ar 30 °C bez vara plaknes savienojuma.

Augsta sprieguma testēšana pēc montāžas: ko ražošanā nozīmē maiņstrāvas 2000 V vērtējums

301-5.0 ir norādīts ar izturēšanas spriegumu 2000 V maiņstrāvu minūtē starp blakus esošajiem poliem. Šis ir tipa pārbaudes nosacījums tikai spaiļu blokam, nevis saliktajai PCB platei. Kad bloks ir viļņveidīgi pielodēts uz plates, augsta potenciāla testā jāņem vērā PCB materiāls (FR-4 parasti iztur 40 kV/mm, tātad 1,6 mm nodrošina 64 kV dielektrisko izturību), lodējuma savienojuma profils un visi fluksa atlikumi uz plates virsmas. Pēc mūsu pieredzes, ražošanas augsta potenciāla testu kļūmes pie 1500 V maiņstrāvas gandrīz vienmēr izraisa fluksa atlikumu pārnešana starp blakus esošo tapu lodējuma savienojumiem, nevis pats spaiļu bloks. Mēs iesakām norādīt tīru fluksu ar virsmas izolācijas pretestību vismaz 10¹¹ omi pie 85°C un 85% relatīvā mitruma saskaņā ar IPC J-STD-001, un pirms augsta potenciāla testēšanas ir nepieciešama starpkontaktu virsmu vizuāla pārbaude.

Lietojumiem, kuriem nepieciešama pastiprināta izolācija, piemēram, medicīniskajiem barošanas avotiem saskaņā ar IEC 60601, 5,0 mm tapas solis nodrošina 4,0 mm šļūdes ceļu starp blakus esošajiem poliem (no tapas malas līdz tapas malai lodējuma savienojumā). Tas ir pietiekami 250 V darba spriegumam ar 2. piesārņojuma pakāpi saskaņā ar IEC 60947-7-4. 300 V darba spriegumam nepieciešamā šļūdes ceļš ir 5,0 mm, kas nozīmē, ka katrs otrais tapa jāatstāj neaizpildīts, lai sasniegtu 10,0 mm soli.

Ražošanas pārbaude un kvalitātes kontroles testi, ko veicam katrai partijai

Katra 301-5.0 spaiļu bloku ražošanas partija pirms nosūtīšanas mūsu rūpnīcā iziet četras obligātas kvalitātes kontroles pārbaudes. Pirmais ir griezes momenta tests: ar kalibrētu griezes momenta skrūvgriezi mēs pieliekam 0,4 Nm pie skavas skrūves un pārbaudām, vai skrūve brīvi griežas par 360 grādiem, neieslīdot. Otrais ir stieples vilkšanas tests: mēs piespiežam 14 AWG vadu ar 0,4 Nm un 10 sekundes pievelkam ar 50 N spēku — vads nedrīkst kustēties. Trešais ir sāls miglas tests ar 5 paraugiem uz 10 000 gabaliem — 48 stundas 5% NaCl šķīdumā 35 °C temperatūrā saskaņā ar IEC 60068-2-11, bez redzamas korozijas uz misiņa tapas vai alvas pārklātās skrūves. Ceturtais ir izmēru pārbaude saskaņā ar IEC 60947-7-4, lai noteiktu tapas atstarpi, korpusa platumu un augstumu, izmantojot redzes mērīšanas sistēmu ar ±0,01 mm precizitāti.

2024. gadā mēs testējām 47 ražošanas partijas, izmantojot šo protokolu, un noraidījām 3 partijas: vienu neatkārtojama griezes momenta rādījuma dēļ vienā automatizētā montāžas stacijā, vienu PA66 granulu partijai, kas uzrādīja blāvumu, kas liecināja par mitruma absorbciju uzglabāšanas laikā, un vienu tapas augstuma izmēru novirzes dēļ, ko izraisīja nodilusi štancēšanas matrica. Visas trīs problēmas tika novērstas pirms nākamās ražošanas partijas.

Griezes momenta pārbaudes un savienojuma uzticamības dati

301-5.0 skavas skrūve ir izgatavota no M2,6 tērauda ar cinka pārklājumu. Ražošanas griezes momenta testā mēs pielietojam 0,4 Nm un pārbaudām trīs nosacījumus: skrūve brīvi griežas par 360 grādiem bez iesprūšanas, skavas spiediens uz stiepli sasniedz vismaz 20 N un skrūves galva nelobās. Mūsu 2024. gada dati no 47 partijām uzrādīja vidējo darba griezes momentu 0,38 Nm ar standartnovirzi 0,03 Nm. Neviens paraugs neizturēja pie 0,4 Nm robežas.

Regulāriem pasūtījumiem, kas pārsniedz 5000 vienību mēnesī, mēs veicam termisko ciklēšanu 10 paraugiem mēnesī: 500 cikli no -40°C līdz +110°C. PA66 korpusa CTE ir 80 x 10⁻⁶ /°C, salīdzinot ar 17 x 10⁻⁶ /°C misiņa tapai. Diferenciālā izplešanās -40°C temperatūrā rada 0,02 mm atstarpi 0,05 mm projektētās pielaides robežās. Starptautiskos elektrotehniskās drošības standartus ievēro IECMūsu 2024. gada datos vidējās skavas spēka izmaiņas pēc 500 cikliem bija 6,2 %.

Apskatiet mūsu pilns spaiļu bloku klāsts un uzņēmuma profilsDrošības standartus uztur IEC.

Izolācijas pretestības un dielektrisko testēšanas dati

301-5.0 spaiļu bloka izolācijas pretestība starp blakus esošajiem poliem tiek pārbaudīta ar 500 V līdzstrāvu saskaņā ar IEC 60512-3-1. Mūsu 2024. gada ražošanas testā, kurā tika pārbaudīti 1200 paraugi 12 partijās, minimālā reģistrētā izolācijas pretestība bija 5200 MΩ, bet partijas vidējā vērtība bija 8700 MΩ. PA66 materiāla dati liecina par tilpuma pretestību 10¹⁵ Ω·cm pie 23 °C un 50 % relatīvā mitruma, bet faktiskā izolācijas pretestība saliktajā spaiļu blokā ir samazināta virsmas piesārņojuma dēļ no ražošanas procesa. Mēs konstatējām, ka iesmidzināšanas formēšanas uzliesmojums — mikroskopiski PA66 materiāla izvirzījumi veidnes atdalīšanas līnijā — sliktākajā gadījumā var samazināt šļūdes attālumu starp blakus esošajiem poliem no projektētās vērtības 4,0 mm līdz 3,2 mm. Mēs ieviesām veidnes apkopes protokolu, kas pulē atdalīšanas līniju ik pēc 50 000 cikliem, kas samazināja uzliesmojuma augstumu no 0,08 mm līdz mazāk nekā 0,02 mm.

Dielektriskās izturības sprieguma tests ar maiņstrāvu 2000 V minūtē saskaņā ar IEC 60947-7-4 neprasa pārrāvumu vai uzliesmojumu. Mūsu testā pārrāvuma spriegums starp blakus esošajiem poliem 301-5.0 konfigurācijā parasti ir maiņstrāva 3800–4200 V, kas nodrošina drošības rezervi aptuveni 2 reizes virs nominālā izturības sprieguma. Ierobežojošais faktors nav PA66 korpuss, kura dielektriskā izturība ir 25 kV/mm, bet gan šļūdes ceļš starp diviem misiņa tapām PCB virsmas līmenī, kur lodējuma fileja samazina efektīvo attālumu.

Skatīt pilns spaiļu bloku klāsts un sertifikātiStandarti IEC.

Lodēšanas saderība ar automatizētu PCB montāžu

301-5.0 spaiļu bloks ir paredzēts viļņu lodēšanai, taču ir saderīgs arī ar selektīvo lodēšanu un manuālo lodēšanu. Viļņu lodēšanai uz 1,6 mm FR-4 platēm mūsu ieteicamie parametri ir: iepriekšēja uzkarsēšana 100–120 °C 60–90 sekundes, lodēšanas temperatūra 255–260 °C, aiztures laiks 3–5 sekundes. Selektīvai lodēšanai ar vienu sprauslu ieteicamais aiztures laiks palielinās līdz 6–8 sekundēm uz vienu tapu, lai nodrošinātu pietiekamu lodējuma piepildījumu. PA66 korpuss var izturēt 260 °C temperatūru līdz 10 sekundēm kopējā iedarbības laikā uz vienu tapu, kas ir pietiekami visiem standarta lodēšanas procesiem. Manuālai lodēšanai izmantojiet 350–380 °C gludekli ar 2,0 mm uzgali, ierobežojiet kontakta laiku līdz 3 sekundēm uz vienu tapu un ļaujiet 10 sekundes atdzist starp tapām, lai novērstu siltuma uzkrāšanos korpusā. Lielapjoma lietojumprogrammām, kas pārsniedz 10 000 vienību gadā, mēs iesakām 301-5.0 spaiļu bloku iepakot lentes un spoles režīmā, kas ļauj automātiski novietot kontaktus uz shēmas plates pirms viļņu lodēšanas. Mūsu lentes un spoles formātā ir 500 vienības uz spoli ar 12,7 mm soli starp blokiem. Ievietošanas iekārta, izmantojot vakuuma sprauslu, paņem katru bloku aiz korpusa, novieto to uz shēmas plates, un lodēšanas pastā esošo tapu noturēšanas spēks notur bloku vietā transportēšanas laikā uz viļņu lodēšanas staciju. Ieteicamais pacelšanas un novietošanas spēks ir 5–8 N, kas ir pietiekams, lai izspiestu tapas cauri pastai, tās nesaliecot.

Materiālu izvēle un atbilstība uzliesmojamības pakāpei

301-5.0 korpuss ir izgatavots ar iesmidzināmu formējumu no PA66 (neilons 66) ar UL94 V-0 uzliesmojamības pakāpi 0,8 mm biezumā. V-0 klase nosaka, ka katram paraugam nodziest 10 sekunžu laikā pēc degļa noņemšanas, un nav pieļaujama degšanas pilēšana. Mūsu iekšējā testēšanā ar 100 paraugiem no 10 ražošanas partijām vidējais nodzēšanas laiks bija 3,2 sekundes, maksimālais - 7 sekundes. PA66 materiāls nodrošina arī salīdzinošo sliežu indeksu (CTI) 600 V saskaņā ar IEC 60112, kas nozīmē, ka korpusa virsma var izturēt 600 V sliežu spriegumu, neveidojot vadošu oglekļa ceļu. CTI klase ir kritiski svarīga enerģijas sadales paneļu lietojumprogrammām vidē ar augstu mitruma līmeni, kur virsmas kondensāts var radīt noplūdes ceļu starp blakus esošajiem spaiļu poliem. Mūsu ienākošā PA66 materiāla kvalifikācija ietver CTI testēšanu trim paraugiem katrā partijā ar specifikācijas minimālo ierobežojumu 575 V. 2024. gadā viena partija sabojājās pie 560 V sprieguma un tika atgriezta piegādātājam.

301-5.0 spaiļu bloks ir pieejams 2 līdz 12 polu konfigurācijās katram blokam. Katram polam ir vienāda 16 A 300 V elektriskā vērtība neatkarīgi no kopējā polu skaita. Daudzpolu blokus var uzstādīt blakus uz shēmas plates, lai izveidotu savienojumus ar lielāku polu skaitu, un 5,0 mm solis nodrošina saderību ar standarta shēmas plates izkārtojuma režģiem. Jaudas sadales paneļiem, kuriem nepieciešami vairāk nekā 12 poli, iesakām izmantot vairākus blokus ar minimālo 2,0 mm atstarpi starp blakus esošajiem bloku korpusiem.

Bieži uzdotie jautājumi