Уводзіны: Чаму крок і заключэнне вызначаюць дызайн друкаванай платы

Калі інжынеры па закупках і распрацоўшчыкі друкаваных плат шукаюць вытворца клемных блокаў для мантажу на друкаваную плату, яны не проста шукаюць пастаўшчыка — яны вырашаюць праблему канструктыўнага абмежавання, якое знаходзіцца на скрыжаванні электрычных характарыстык, механічнай надзейнасці і эканомікі зборкі. Мы працуем у якасці вытворцы клемных блокаў для мантажу друкаваных плат у Нінбо, Кітай, больш за 14 гадоў.і мы назіралі адну і тую ж памылку, якая паўтаралася ў тысячах праектаў: ​​інжынеры выбіралі клемную калодку, абапіраючыся толькі на цану, а праз некалькі месяцаў выяўлялі, што крок паміж вывадамі не адпавядае кампаноўцы платы або што спосаб заключэння не можа вытрымаць умовы навакольнага асяроддзя канчатковага прымянення.

Будзем прамымі: два найбольш важныя тэхнічныя рашэнні пры выбары клемнай калодкі для мантажу на друкаваную плату — гэта крок (адстань паміж цэнтрамі паміж суседнімі полюсамі) і метад спынення (як клемная калодка механічна і электрычна мацуецца да друкаванай платы). Гэтыя два параметры кантралююць усё — прапускную здольнасць па току, вытрымлівае напружанне, адлегласць шляху паўзення, працэс зборкі, зручнасць абслугоўвання ў палявых умовах і агульны кошт валодання. Паколькі гэтыя выбары настолькі фундаментальныя, няправільны выбар азначае перапрацоўку друкаванай платы, якая каштуе значна даражэй, чым самі клемныя калодкі.

У гэтым артыкуле мы абапіраемся на дадзеныя з вытворчасці больш чым 50 мільёнаў слупоў клемных блокаў для друкаваных поплаткаў штогод параўнаць крок 2,54 мм і 3,96 мм, а таксама паяныя і шрубавыя заціскі. Мы дамо вам інжынерныя дадзеныя, неабходныя для прыняцця правільнага рашэння — і, шчыра кажучы, каб пазбегнуць галаўнога болю, які, як мы назіралі, церпяць нашы кліенты, перш чым яны звярнуліся да нас.

Крок 2,54 мм супраць 3,96 мм: поўнае тэхнічнае параўнанне

Крок паміж клемнай калодкай для мантажу на друкаванай плаце не з'яўляецца адвольным — паколькі крок непасрэдна вызначае здольнасць вытрымліваць напружанне праз шляхі ўцечкі і зазоры, прадугледжаныя МЭК 60947-7-4 і UL 1059, блок з крокам 2,54 мм па сваёй сутнасці працуе пры меншым напружанні і току, чым блок з крокам 3,96 мм эквівалентнай канструкцыі.

Чаму прэзентацыя мае большае значэнне, чым вы думаеце

Калі мы навучаем нашых новых інжынераў-праграмістаў у J-Guang, першы ўрок, які мы ім даем, наступны: крок - гэта фундаментальнае абмежаванне, якое кіруе кожным параметрам канструкцыі ніжэй па плыні. Стандарт кроку 0,1 цалі (2,54 мм) бярэ свой пачатак з самых ранніх часоў распрацоўкі друкаваных поплаткаў і застаецца дамінантным у лічбавай логіцы і нізкаэнергетычных сігналах. Крок 0,156 цалі (3,96 мм) з'явіўся, калі патрабаванні да харчавання перавысілі тыя межы, якія маглі бяспечна вытрымаць 2,54 мм.

Вось што мы штодня вымяраем на нашай вытворчай лініі:

Мы назіралі, як нямецкі кліент у сферы прамысловай аўтаматызацыі перайшоў з кроку 2,54 мм на 3,96 мм пасля таго, як яго палявы інспектар UL адзначыў недастатковую адлегласць шляху току на прататыпе — змяненне, якое каштавала ім васьмі тыдняў перапрацоўкі друкаванай платы. Гэты вопыт навучыў нас, і мы спадзяемся, што ён навучыць і вас: спачатку ўкажыце крок, зыходзячы з патрабаванняў да напружання, а потым — з прасторы на плаце.

Калі выбраць крок 2,54 мм

Крок 2,54 мм — правільны выбар, калі плошча платы абмежаваная, а патрабаванні да току/напружання невялікія., паколькі кампактная плошча дазваляе павялічыць шчыльнасць полюсаў на друкаванай плаце без шкоды для мінімальнай шырыні дарожкі, неабходнай для цэласнасці сігналу.

Мы рэкамендуем крок 2,54 мм для:

• Вузлы датчыкаў Інтэрнэту рэчаў і перыферыйныя прылады — дзе дамінуюць сігналы лагічнага ўзроўню 3,3 В або 5 В, а намінальны ток 6 А камфортна пакрывае ўвесь бюджэт харчавання платы.
• Бытавая электроніка ў герметычных корпусах — дзе змены палявых праводак рэдкія, а меншы клемны блок памяншае агульны памер вырабу, што непасрэдна зніжае выдаткі на абсталяванне для ліцця пад ціскам для корпуса.
• Драйверы для святлодыёдных асвятляльных прыбораў — дзе нормай з'яўляецца напружанне пастаяннага току 12–24 В пры току менш за 5 А, а кампактны корпус — канкурэнтная перавага.
• Вымяральныя прыборы і прыборы для выпрабаванняў — дзе для высокай шчыльнасці сігнальных уводаў/вывадаў патрабуецца размяшчэнне некалькіх клемных блокаў побач на адным краі платы.

На нашым заводзе серыя JG128-2.54 вырабляецца ў аб'ёмах, якія перавышаюць 2 мільёны слупоў у месяц, менавіта для гэтых ужыванняў. Лінейка клемных калодак для друкаванай платы 5,0 мм дэманструе, як сямейства правадоў з крокам 2,54 мм натуральным чынам распаўсюджваецца на варыянты з большым крокам, калі распрацоўшчыкам неабходна павялічыць магутнасць току.

Калі выбраць крок 3,96 мм

Крок 3,96 мм становіцца неабходным, калі патрабуецца размеркаванне харчавання пры напружанні 24 В пастаяннага току або вышэй, або калі клемная калодка павінна вытрымліваць вібрацыю прамысловага ўзроўню і цыклічныя змены тэмпературы без пагаршэння якасці злучэння.

Мы рэкамендуем крок 3,96 мм для:

• Прамысловыя ПЛК і модулі ўводу/вываду кіравання рухавікамі — дзе стандартнымі з'яўляюцца кіруючыя сігналы пастаяннага току 24 В з токам 8–12 А, а палявыя электраправодкі звычайна выконваюць тэхнікі па тэхнічным абслугоўванні ў пальчатках.
• Кантролеры абсталявання для ацяплення, вентыляцыі і кандыцыянавання паветра — калі лініі кіравання кампрэсарамі і вентылятарамі маюць індуктыўныя нагрузкі, якія генеруюць скокі напружання, якія перавышаюць намінальныя значэнні.
• Блокі харчавання і сістэмы кіравання батарэямі — дзе больш высокі намінальны ток выключае неабходнасць у паралельных правадніках і спрашчае спіс матэрыялаў.
• Інвертары і кантролеры зарада аднаўляльных крыніц энергіі — калі ўздзеянне вонкавага асяроддзя азначае, што клемная калодка павінна захоўваць свой электрычны зазор нават пры назапашванні пылу і цыклічнай змене вільготнасці.

Паянне супраць шрубавых зацісканняў: погляд з пункту гледжання вытворчасці

Другі аспект рашэння па спецыфікацыі — і той, па якім мы атрымліваем найбольш тэхнічных запытаў, — гэта выбар паяльнай або шрубавай падлучэння для клемнай калодкі для мантажу на друкаванай плаце. Гэты выбар не тычыцца таго, які метад «лепшы» — таму што абодва аптымізаваны для прынцыпова розных парадыгм зборкі і абслугоўвання, правільны выбар цалкам залежыць ад таго, як канчатковы прадукт будзе вырабляцца, усталёўвацца і абслугоўвацца на працягу тэрміну яго службы.

Паяная заканчванне: што гэта такое і калі яно перамагае

Паянне азначае, што кантакты клемнай калоды ўстаўляюцца праз скразныя адтуліны ў друкаванай плаце і пастаянна злучаюцца з дапамогай расплаўленага прыпою — звычайна з дапамогай хвалевай паяння або селектыўнай паяння. Гэта стварае металургічную сувязь паміж кантактам і пляцоўкай друкаванай платы, якая пры правільным выкананні мае кантактнае супраціўленне ніжэй за 1 міліом і вытрымлівае больш за 2000 тэрмічных цыклаў ад -40°C да +105°C без прыкметнай дэградацыі., на аснове дадзеных нашых уласных паскораных выпрабаванняў.

Перавагі паяння

• Пастаяннае, газанепранікальнае злучэнне — прыпой утварае інтэрметалічнае злучэнне як з меднай пляцоўкай, так і з латунным штыфтом, прадухіляючы акісленне на мяжы падзелу.
• Высокая ўстойлівасць да вібрацыі — паколькі няма механічных заціскных інтэрфейсаў для аслаблення, паяныя злучэнні адпавядаюць патрабаванням IEC 61373 да чыгуначных вібрацыйных профіляў, якія сведчаць аб тым, што шрубавыя заціскі часта выходзяць з ладу без фіксуючага складу для разьбы.
• Ніжэйшы кошт за адзінку — адмова ад шрубы, дроцяной абалонкі і разьбовай устаўкі зніжае кошт матэрыялаў прыкладна на 30–40% на ўзроўні кампанента.
• Больш высокая шчыльнасць полюсаў — паяныя клемныя блокі, якія не займаюць месца на плаце, дазваляюць дасягнуць меншай адлегласці паміж полюсамі і размяшчаць іх бліжэй да краёў платы, бо галоўка шрубы не займае месца на плаце.

Недахопы паяння

• Няма магчымасці перамантажу ў палявых умовах — кожная замена правадоў патрабуе адпайкі і перапайкі, што непрактычна для вырабаў, якія абслугоўваюцца ў палявых умовах.
• Залежнасць ад кіравання працэсам — халодныя паяныя злучэнні, недастатковае запаўненне адтулін і перамычкі прыпою — усё гэта рэальныя віды няспраўнасцяў, якія патрабуюць дысцыплінаванага кантролю і праверкі працэсу, у адпаведнасці з IPC-A-610 Крытэрыі прыёмкі класа 2 або 3.
• Тэрмічнае напружанне на друкаванай плаце — кожны цыкл паяння падвяргае плату ўздзеянню тэмпературы 250–260°C, і паўторныя цыклы перапрацоўкі могуць прывесці да расслаення падложак FR-4, калі час вытрымкі не кантралявацца старанна.

Шрубавае спыненне: што гэта такое і калі яно перамагае

Для разьбовага заціску выкарыстоўваецца разьбовая металічная ўстаўка, адлітая ў корпус клемнай калодкі. Ачышчаны провад устаўляецца ў адтуліну для клемы, і зацягваецца невыпадальны шруба, каб заціснуць провад да металічнай кантактнай абалонкі — прыпайванне да друкаванай платы з боку правадоў не патрабуецца. Кантакты з боку друкаванай платы ўсё яшчэ прыпаяныя, але бок уводу правадоў цалкам механічны.

Шчыра кажучы, мы аддаем перавагу шрубавым заціскам для большасці прамысловых прымяненняў, якія мы падтрымліваем. Прычына практычная: калі модуль уводу/вываду ПЛК выходзіць з ладу а 3-й гадзіне ночы на ​​заводзе ў Штутгарце, у тэхніка па абслугоўванні няма паяльніка, але ў яго ёсць плоская адвёртка. Паводле галіновых апытанняў, выдаткі на прастой у дыскрэтнай вытворчасці ў сярэднім складаюць 260 000 долараў за гадзіну. Сіменс, таму магчымасць замяніць провад за секунды, а не за хвіліны, непасрэдна прыводзіць да эксплуатацыйных эканомій, якія значна перавышаюць прэмію ў памеры 0,05–0,10 долараў за полюс пры выкарыстанні шрубавых заціскаў.

Перавагі шрубавых зацісканняў

• Палявая падключэнне без інструментаў або з дапамогай аднаго інструмента — адзіны неабходны інструмент — гэта стандартная плоская адвёртка або крыжовая адвёртка, што робіць шрубавыя клемныя блокі універсальным выбарам для абсталявання, якое абслугоўваецца ў палявых умовах.
• Адсутнасць цеплавога напружання падчас праводкі — друкаваная плата не падвяргаецца ўздзеянню цяпла ад пайкі падчас усталёўкі, што выключае рызыку ўзняцця кантактных пляцовак або пашкоджання падложкі пры паўторнай пераробцы.
• Візуальная праверка падключэння — тэхнікі могуць бачыць, ці цалкам устаўлены провад і ці зацягнуты шруба, у адрозненне ад паянага злучэння, якасць якога схавана пад паверхняй.
• Сумяшчальнасць з аднаслаёвым і шматжыльным правадамі — шрубавыя клемы прымаюць абодва тыпы правадоў без праблем з усмоктваннем і ломкасцю, якія ўскладняюць пайку шматжыльнага правадоў.

Недахопы шрубавых зацісканняў

• Залежнасць ад крутоўнага моманту — недастатковае зацягванне прыводзіць да высокага кантактнага супраціўлення і перарывістых злучэнняў; празмернае зацягванне можа сарваць разьбу або здушыць праваднік. МЭК 60947-7-4 Стандарт вызначае дыяпазон крутоўнага моманту 0,4–0,5 Н·м для шруб M2,5, і мы правяраем адпаведнасць крутоўнага моманту на 100% вытворчых партый.
• Патрабуецца перыядычная падцяжка — у асяроддзях з высокай вібрацыяй, такіх як чыгуначны рухомы састаў або цяжкая тэхніка, шрубавыя клемы могуць патрабаваць падцягвання падчас планавага тэхнічнага абслугоўвання, што павялічвае агульны кошт эксплуатацыі.
• Большая фізічная абалонка — шрубавы механізм займае прыкладна на 40% большы аб'ём, чым эквівалентная паяная клемная калодка, што важна ў ультракампактных канструкцыях.

Для нашых кліентаў, якія ацэньваюць гэты кампраміс, мы прапануем падрабязнае параўнанне ў дакументацыі па прадукту. Клемная калодка для друкаванай платы серыі 301, якая з'яўляецца нашай найбольш аб'ёмнай лінейкай прадуктаў з шрубавымі заціскамі і дэманструе дакладныя электрычныя і механічныя параметры, якія мы пацвердзілі з дапамогай незалежных выпрабаванняў.

Матрыца рашэнняў: якая камбінацыя падыходзіць для вашага прыкладання?

Каб крышталізаваць гэты аналіз у практычную структуру рашэнняў, мы стварылі наступную матрыцу, заснаваную на 14-гадовым вопыце распрацоўкі прыкладанняў і больш чым 500 абмеркаваннях праектаў кліентаў. Выкарыстоўвайце яе ў якасці адпраўной кропкі, але звярніцеся да нашай інжынернай каманды, калі ваша прыкладанне адпавядае некалькім катэгорыям.

Якасць вытворчасці: чаго патрабаваць ад вытворцы клемнай калодкі для мантажу на друкаваную плату

Не ўсе вытворцы клемных блокаў для мантажу на друкаваных платах працуюць на аднолькавым узроўні якасці — і паколькі клемныя блокі з'яўляюцца крытычна важнымі для бяспекі кампанентамі, няспраўнасць якіх можа прывесці да пажару, пашкоджання абсталявання або траўмаў персаналу, сістэма якасці вытворцы прынамсі гэтак жа важная, як і спецыфікацыя прадукту.

Вось што, на нашу думку, павінен праверыць кожны пакупнік, перш чым размясціць заказ на куплю ў любога вытворцы клемных блокаў для мантажу на друкаваную плату:

1. Адсочванне сыравіны

У J-Guang мы падтрымліваем адсочванне на ўзроўні партыі ад пастаўшчыка смалы (мы закупляем выключна марак Dupont і BASF) да гатовага клемнага блока, і мы прадастаўляем сертыфікаты на матэрыялы да кожнай адгрузкі.

2. Таўшчыня кантактнага пакрыцця

Нікеляванае пакрыццё латуневых кантактаў служыць як бар'ерам ад карозіі, так і зносаўстойлівай паверхняй. Таўшчыня пакрыцця менш за 2 мкм забяспечвае недастатковую абарону ад 96-гадзіннага выпрабавання ў саляным тумане паводле IEC 60068-2-11., які імітуе прыбярэжныя ўмовы разгортвання і ўмовы разгортвання з высокай вільготнасцю. Мы правяраем таўшчыню пакрыццяў з дапамогай рэнтгенаўскай флуоресцэнцыі (РФА) на кожнай вытворчай змене і публікуем вынікі ў нашых справаздачах аб праверцы партый — тое, на што гатовыя дзейнічаць вельмі нямногія вытворцы ў нашым цэнавым сегменце.

3. 100% электрычнае выпрабаванне

Кожны полюс кожнай клемнай калодкі, якую мы пастаўляем, перад упакоўкай праходзіць 100% выпрабаванне на цэласнасць і нізкавольтнасць пры намінальным напружанні 1,5×. Паколькі кошт аднаго перарывістага падключэння ў гатовым прадукце кліента значна перавышае кошт комплекснага тэсціраванняМы інвеставалі ў аўтаматызаванае выпрабавальнае абсталяванне, якое праходзіць праз кожны полюс на кожнай клемнай калодцы менш чым за тры секунды. Калі вы купляеце ў вытворцы, які выконвае толькі статыстычную выбарку, спытайце сябе, ці варта рызыка збою ў палявых умовах зэканомленых капеек.

4. Стабільнасць памераў

Дапушчальнае значэнне для аўтаматызаванай зборкі друкаваных плат мае для нас вырашальнае значэнне. Дапушчальнае значэнне становішча нашых вывадаў складае ±0,05 мм адносна апорнай кропкі корпуса. таму што зрушэнне кантактаў на 0,15 мм або больш прывядзе да збою ўстаўкі ў аўтаматызаваных лініях паяння і прыпою хваляй прыпою, што прыводзіць да прыпынкаў лініі, якія каштуюць зборшчыкам друкаваных плат сотні долараў за гадзіну. Мы правяраем гэты дапушчальны дыяпазон на каардынатна-вымяральнай машыне (КІМ) пры кожнай змене формы і штогадзіны падчас вытворчых цыклаў.

Выснова: пачніце з прыкладання, а не са спецыфікацыі

Калі б мы маглі падвесці вам адзін вынік за 14 гадоў нашай працы... вытворца клемных блокаў для мантажу на друкаваную плату, гэта было б вось так: Найлепшая спецыфікацыя клемнай калодкі — гэта тая, якая адпавядае рэальным умовам выкарыстання, а не тая, якая найлепшым чынам выглядае ў параўнанні з тэхнічнымі характарыстыкамі. Мы назіралі, як інжынеры перабольшвалі 3,96-мм шрубавыя клемныя блокі для вузла датчыка 5 В, марнуючы месца на плаце і бюджэт, і мы назіралі, як гэтак жа таленавітыя інжынеры недаацэньвалі 2,54-мм паяльныя блокі для кантролера рухавіка 24 В, ствараючы схаваны збой поля, які выявіўся праз 18 месяцаў пасля разгортвання.

Наша парада простая. Перш чым адкрыць каталог або адправіць запыт на прапанову, праверце рэальныя патрабаванні вашага прыкладання да напружання, току, навакольнага асяроддзя і эксплуатацыйнай прыдатнасці. Затым знайдзіце вытворца клемных блокаў для мантажу на друкаваную плату хто будзе задаваць вам тыя ж пытанні — таму што вытворцу, які не пытаецца пра ваша прыкладанне, усё роўна, ці працуе ў ім яго прадукт.

У кампаніі Ningbo J-Guang Electronics мы вырабляем усе камбінацыі кроку і раздыма, абмеркаваныя ў гэтым артыкуле, пад адным дахам, з адной сістэмай якасці і з адным стандартам адказнасці. Незалежна ад таго, патрэбныя вам паяныя клемныя блокі 2,54 мм для спажывецкіх носных прылад або шрубавыя клемныя блокі 3,96 мм для кантролера фабрычнай аўтаматызацыі, у нас ёсць інструменты, выпрабавальная інфраструктура і вопыт прымянення, каб падтрымаць ваш праект ад прататыпа да серыйнай вытворчасці.