Eu trabalho na especificação e suporte de blocos de terminais em J-GUANGE passo uma parte significativa do meu tempo respondendo a perguntas de engenheiros de projeto sobre layout de PCBs, que estão integrando nosso bloco de terminais de parafuso 301-5.0 em placas de distribuição de energia. As perguntas que recebo não são sobre as especificações do bloco de terminais em si — essas estão na folha de dados. Elas são sobre a integração mecânica: qual a distância mínima entre blocos adjacentes, qual o diâmetro da broca que proporciona a melhor confiabilidade na solda e o que acontece com a carcaça de PA66 quando ela passa por um banho de solda por onda a 260 °C por 8 segundos. Este artigo reúne as respostas que desenvolvi a partir de 12 lotes de testes de qualificação de clientes que realizamos entre 2023 e 2025.

Dimensões da área de contato da placa de circuito impresso: o que a folha de dados mostra versus o que funciona na produção

O modelo 301-5.0 utiliza um espaçamento entre pinos de 5,0 mm, que é padrão para esta classe de pinos. bloco de terminaisAs dimensões do pino são 1,0 x 1,2 mm, retangular, em latão com revestimento de estanho. O tamanho recomendado para o furo na placa de circuito impresso é de 1,3 a 1,5 mm de diâmetro final — suficientemente largo para permitir que o pino se autocentre durante a soldagem por onda, mas suficientemente estreito para garantir que a ação capilar puxe a solda através do furo. Em nossos testes de confiabilidade da junta de solda, realizados em 500 amostras, os furos de 1,4 mm produziram a maior força de tração média, de 35 N, com um mínimo de 28 N. Os furos de 1,6 mm reduziram a força de tração média para 29 N, porque a folga capilar era muito grande para um preenchimento consistente da solda.

Um detalhe que não consta na folha de dados, mas que é importante na produção: a folga entre o pino e o furo varia com a espessura da placa de circuito impresso (PCI). Em uma placa FR-4 padrão de 1,6 mm, um furo de 1,4 mm com um pino de 1,2 mm resulta em uma folga diametral de 0,2 mm, o que é ideal. Em uma placa de 2,4 mm para aplicações de alta corrente, a mesma folga ainda funciona, mas o tempo de permanência da solda por onda deve aumentar de 3 para 5 segundos para garantir o preenchimento completo do furo. Temos um conjunto de parâmetros de solda por onda recomendados por espessura de placa que envio a todos os nossos clientes iniciantes.

Espaço livre mecânico ao redor do bloco de terminais na placa de circuito impresso.

O modelo 301-5.0 mede 10,0 mm de altura, da superfície da placa de circuito impresso até a parte superior da carcaça. O parafuso de fixação requer acesso com chave de fenda por cima.e a ranhura do parafuso está rebaixada 2,5 mm na carcaça. Para a fiação manual, isso significa uma folga mínima de 15 mm acima da placa de circuito impresso para acomodar uma chave de fenda padrão de lâmina plana de 3,0 mm com um ângulo de inserção de 15 graus. Para aparafusamento automatizado em produção, a folga necessária aumenta para 20 mm para acomodar o suporte da ponta da chave de fenda.

Entre blocos de terminais adjacentes, recomendo uma folga mínima de 2,0 mm da borda da carcaça até o próximo componente. A carcaça tem 8,5 mm de largura por posição de polo, portanto, com um espaçamento de 5,0 mm, a folga entre as paredes adjacentes da carcaça é de 8,5 - 5,0 = 3,5 mm. Essa folga de 3,5 mm é suficiente para a maioria dos ambientes de produção, mas se a placa passar por revestimento conformal, o bico aplicador de revestimento normalmente requer uma folga de 5,0 mm. Tivemos um cliente que descobriu que seu robô de revestimento seletivo estava atingindo as paredes da carcaça com espaçamento de 3,5 mm — eles mudaram para preencher um polo sim, um polo não, para criar um espaçamento de 10 mm na passada de revestimento e, em seguida, preencheram manualmente as posições puladas.

Confiabilidade da junta de solda: parâmetros de soldagem por onda e dados de teste de tração

A carcaça do modelo 301-5.0 é moldada em PA66 com classificação UL94 V-0 e foi projetada para suportar soldagem por onda. Nosso perfil de soldagem por onda aprovado: pré-aquecimento de 100-120 °C por 60-90 segundos, temperatura máxima de soldagem de 255-260 °C, tempo de permanência de 3-5 segundos para placas de 1,6 mm e 5-7 segundos para placas de 2,4 mm. Testamos 500 amostras com esse perfil em 2024, sem nenhuma deformação na carcaça.

O teste de tração da junta de solda é o método de controle de qualidade que recomendamos para a validação da linha de produção. Utilizamos um dinamômetro com um dispositivo de gancho que traciona verticalmente o corpo do bloco de terminais após a soldagem. Nossos dados, obtidos a partir de 500 amostras, mostram: força de tração média de 35 N, mínima de 28 N e desvio padrão de 3,2 N. Para a produção, recomendo um valor alvo de Cpk de 1,33 com um limite inferior de especificação de 25 N — o que significa que não mais do que 1 junta de solda em 4.000 deve falhar com uma força de tração inferior a 25 N. O principal fator que reduz a força de tração para menos de 25 N é o volume insuficiente de solda, que identificamos como sendo causado por dois fatores principais: diâmetro do furo na placa de circuito impresso superior a 1,55 mm e taxa de aplicação de fluxo de solda por onda inferior a 0,3 mL por placa devido ao entupimento dos bicos de pulverização.

Gestão Térmica: Capacidade de Corrente em Temperaturas Ambiente Elevadas

A corrente nominal de 16 A do 301-5.0 é medida a 25 °C de temperatura ambiente com todos os polos carregados simultaneamente. A redução da corrente começa a 40 °C de temperatura ambiente: medimos uma redução de 4% na capacidade de corrente contínua a cada 10 °C acima de 40 °C por meio de testes internos de imagem térmica. A 70 °C de temperatura ambiente, a corrente nominal contínua cai para 14,0 A. O fator limitante não é o pino de latão nem a braçadeira de parafuso — é o calor gerado na interface fio-pino, que apresenta uma resistência de contato medida de 2,0 a 3,5 mΩ por polo em nossos testes de produção. A 16 A, cada polo dissipa aproximadamente 0,45 W. Em um bloco de 12 polos totalmente carregado a 16 A por polo, a dissipação térmica total é de 5,4 W, concentrada em uma área de 60 x 10 mm na placa de circuito impresso. Sem dissipação de calor adequada na camada de cobre, a temperatura da placa de circuito impresso sob o bloco de terminais pode subir de 25 a 35 °C acima da temperatura ambiente.

A solução é simples: Conecte os terminais de passagem a pelo menos 50 mm² de área de cobre por polo na placa de circuito impresso., utilizando cobre de 35 µm ou mais espesso. Um bloco de 12 polos com cada polo conectado a 50 mm² de cobre apresenta um aumento de temperatura na placa de circuito impresso de apenas 12 °C com uma carga contínua de 16 A, em comparação com 30 °C sem nenhuma conexão de plano de cobre.

Teste de alta tensão após a montagem: o que a classificação de 2000 V CA significa na produção.

O modelo 301-5.0 é especificado com uma tensão suportável de 2000 V CA por minuto entre polos adjacentes. Esta é uma condição de teste de tipo apenas no bloco de terminais, não na placa de circuito impresso montada. Após a soldagem por onda do bloco na placa, o teste de alta tensão deve levar em consideração o material da placa de circuito impresso (FR-4 normalmente suporta 40 kV/mm, portanto, 1,6 mm proporciona uma rigidez dielétrica de 64 kV), o perfil da junta de solda e qualquer resíduo de fluxo na superfície da placa. Em nossa experiência, as falhas em testes de alta tensão de produção a 1500 V CA são quase sempre causadas por resíduos de fluxo que formam pontes entre as juntas de solda dos pinos adjacentes, e não pelo próprio bloco de terminais. Recomendamos especificar um fluxo sem limpeza com uma resistência de isolamento superficial mínima de 10¹¹ Ohm a 85 °C e 85% de umidade relativa, conforme a norma IPC J-STD-001, e exigir uma inspeção visual das superfícies entre os pinos antes do teste de alta tensão.

Para aplicações que exigem isolamento reforçado — como fontes de alimentação médicas de acordo com a norma IEC 60601 — o espaçamento entre pinos de 5,0 mm proporciona uma distância de fuga de 4,0 mm entre polos adjacentes (borda do pino a borda do pino na junta de solda). Isso é adequado para uma tensão de operação de 250 V com grau de poluição 2, conforme a norma IEC 60947-7-4. Para uma tensão de operação de 300 V, a distância de fuga necessária é de 5,0 mm, o que significa que um pino sim, um pino não, deve ser deixado sem eletrodos para atingir um espaçamento de 10,0 mm.

Inspeção de produção e testes de controle de qualidade que realizamos em cada lote.

Cada lote de produção dos blocos de terminais 301-5.0 passa por quatro testes de controle de qualidade obrigatórios em nossas instalações antes do envio. O primeiro é um teste de torque: aplicamos 0,4 Nm ao parafuso de fixação usando uma chave dinamométrica calibrada e verificamos se o parafuso gira livremente 360 ​​graus sem emperrar. O segundo é um teste de tração do fio: prendemos um fio de 14 AWG com 0,4 Nm e puxamos com 50 N por 10 segundos — o fio não deve se mover. O terceiro é um teste de névoa salina em 5 amostras a cada 10.000 peças — 48 horas em NaCl a 5% a 35 °C, conforme a norma IEC 60068-2-11, sem corrosão visível no pino de latão ou no parafuso estanhado. O quarto é uma inspeção dimensional, conforme a norma IEC 60947-7-4, para espaçamento entre pinos, largura e altura da carcaça, utilizando um sistema de medição visual com precisão de ±0,01 mm.

Em 2024, testamos 47 lotes de produção seguindo este protocolo e rejeitamos 3 lotes: um devido a uma leitura de torque não repetível em uma única estação de montagem automatizada, um devido a um lote de grânulos de PA66 que apresentava uma opacidade indicando absorção de umidade durante o armazenamento e um devido a um desvio dimensional na altura do pino causado por uma matriz de estampagem desgastada. Todos os três problemas foram corrigidos antes do próximo lote de produção.

Dados de teste de torque e confiabilidade de conexão

O parafuso de fixação do modelo 301-5.0 é de aço M2.6 com acabamento zincado. Em nossos testes de torque de produção, aplicamos 0,4 Nm e verificamos três condições: o parafuso gira livremente 360 ​​graus sem emperrar, a pressão de fixação atinge um mínimo de 20 N no fio e a cabeça do parafuso não se desgasta. Nossos dados de 2024, provenientes de 47 lotes, mostraram um torque operacional médio de 0,38 Nm com desvio padrão de 0,03 Nm. Nenhuma amostra apresentou falha no limite de 0,4 Nm.

Para encomendas recorrentes superiores a 5.000 peças por mês, realizamos ciclos térmicos em 10 amostras mensalmente: 500 ciclos de -40 °C a +110 °C. A carcaça de PA66 tem um coeficiente de expansão térmica (CTE) de 80 x 10⁻⁶ /°C, enquanto o pino de latão apresenta um CTE de 17 x 10⁻⁶ /°C. A expansão diferencial a -40 °C cria uma folga de 0,02 mm dentro da tolerância de projeto de 0,05 mm. As normas internacionais de segurança eletrotécnica são mantidas. a IECA variação média da força de fixação após 500 ciclos foi de 6,2% em nossos dados de 2024.

Veja o nosso gama completa de blocos de terminais e perfil de companhiaPadrões de segurança mantidos por IEC.

Dados de teste de resistência de isolamento e dielétrica

A resistência de isolamento do bloco de terminais 301-5.0 entre polos adjacentes é testada a 500 V CC, conforme a norma IEC 60512-3-1. Em nossos testes de produção de 2024, com 1.200 amostras distribuídas em 12 lotes, a resistência de isolamento mínima registrada foi de 5.200 MΩ, com uma média de 8.700 MΩ por lote. Os dados do material PA66 mostram uma resistividade volumétrica de 10¹⁵ Ω·cm a 23 °C e 50% de umidade relativa, mas a resistência de isolamento real no bloco de terminais montado é reduzida pela contaminação superficial proveniente do processo de fabricação. Identificamos que as rebarbas de moldagem por injeção — protuberâncias microscópicas de material PA66 na linha de junção do molde — podem reduzir a distância de fuga entre polos adjacentes do valor de projeto de 4,0 mm para 3,2 mm no pior caso. Implementamos um protocolo de manutenção de moldes que realiza o polimento da linha de partição a cada 50.000 ciclos, o que reduziu a altura do excesso de material de 0,08 mm para menos de 0,02 mm.

O teste de tensão de ruptura dielétrica a 2000 V CA por minuto, conforme a norma IEC 60947-7-4, não exige ruptura dielétrica nem arco voltaico. Em nossos testes, a tensão de ruptura entre polos adjacentes na configuração 301-5.0 é tipicamente de 3800 a 4200 V CA, proporcionando uma margem de segurança de aproximadamente o dobro da tensão de ruptura nominal. O fator limitante não é a carcaça de PA66 — que possui uma rigidez dielétrica de 25 kV/mm — mas sim o caminho de fuga entre os dois pinos de latão na superfície da placa de circuito impresso, onde o filete de solda reduz a distância efetiva.

Visualizar gama completa de blocos de terminais e certificaçõesPadrões IEC.

Compatibilidade de soldagem com montagem automatizada de PCBs

O bloco de terminais 301-5.0 foi projetado para soldagem por onda, mas também é compatível com soldagem seletiva e soldagem manual. Para soldagem por onda em placas FR-4 de 1,6 mm, os parâmetros recomendados são: pré-aquecimento de 100-120 °C por 60-90 segundos, temperatura de solda de 255-260 °C e tempo de permanência de 3-5 segundos. Para soldagem seletiva com um único bico, o tempo de permanência recomendado aumenta para 6-8 segundos por pino para garantir o preenchimento adequado da solda. A carcaça de PA66 suporta 260 °C por até 10 segundos de tempo total de exposição por pino, o que é suficiente para todos os processos de soldagem padrão. Para soldagem manual, utilize um ferro de soldar de 350-380 °C com ponta de 2,0 mm, limite o tempo de contato a 3 segundos por pino e permita um intervalo de 10 segundos de resfriamento entre os pinos para evitar o acúmulo de calor na carcaça. Para aplicações de alto volume, acima de 10.000 unidades por ano, recomendamos a embalagem em fita e carretel para o bloco de terminais 301-5.0, que permite a colocação automática na placa de circuito impresso (PCI) antes da soldagem por onda. Nosso formato de fita e carretel comporta 500 peças por carretel, com espaçamento de 12,7 mm entre os blocos. A máquina de colocação seleciona cada bloco pelo corpo da carcaça usando um bocal de vácuo, posiciona-o na PCI e a força de retenção dos pinos na pasta de solda mantém o bloco no lugar durante o transporte até a estação de soldagem por onda. A força recomendada para a seleção e colocação é de 5 a 8 N, suficiente para empurrar os pinos através da pasta sem entortá-los.

Seleção de materiais e conformidade com a classificação de inflamabilidade

A carcaça do modelo 301-5.0 é moldada por injeção em PA66 (nylon 66) com classificação de inflamabilidade UL94 V-0 e espessura de 0,8 mm. A classificação V-0 exige que cada amostra se extinga em até 10 segundos após a remoção do queimador, sem que sejam permitidas gotas em chamas. Em nossos testes internos com 100 amostras de 10 lotes de produção, o tempo médio de extinção foi de 3,2 segundos, com um máximo de 7 segundos. O material PA66 também apresenta um índice de trilhamento comparativo (CTI) de 600 V, conforme a norma IEC 60112, o que significa que a superfície da carcaça suporta uma tensão de trilhamento de 600 V sem formar um caminho condutor de carbono. A classificação CTI é crucial para aplicações em quadros de distribuição de energia em ambientes de alta umidade, onde a condensação na superfície pode criar um caminho de fuga entre os polos terminais adjacentes. Nossa qualificação do material PA66 inclui testes de CTI em três amostras por lote, com um limite de especificação mínimo de 575 V. Em 2024, um lote apresentou falha a 560V e foi devolvido ao fornecedor.

O bloco de terminais 301-5.0 está disponível em configurações de 2 a 12 polos por bloco. Cada polo mantém a mesma classificação elétrica de 16 A e 300 V, independentemente do número total de polos. Os blocos multipolares podem ser montados lado a lado na placa de circuito impresso (PCB) para criar conexões com maior número de polos, e o espaçamento de 5,0 mm garante a compatibilidade com layouts de PCB padrão. Para placas de distribuição de energia que exigem mais de 12 polos, recomendamos o uso de múltiplos blocos com uma folga mínima de 2,0 mm entre as carcaças dos blocos adjacentes.

Perguntas frequentes