من روی مشخصات و پشتیبانی بلوک ترمینال در ... کار می‌کنم. جی-گوانگو من بخش قابل توجهی از وقتم را صرف پاسخ دادن به سوالات مربوط به طرح PCB از مهندسان طراح در مورد ادغام بلوک ترمینال پیچی 301-5.0 ما در تابلوهای توزیع برق می‌کنم. سوالاتی که من مطرح می‌کنم مربوط به خود مشخصات بلوک ترمینال نیست - آنها در برگه اطلاعات فنی هستند. آنها در مورد ادغام مکانیکی هستند: بلوک‌های مجاور چقدر می‌توانند نزدیک به هم قرار گیرند، چه اندازه مته بهترین قابلیت اطمینان اتصال لحیم را فراهم می‌کند، و چه اتفاقی برای محفظه PA66 می‌افتد وقتی که به مدت 8 ثانیه از حمام لحیم موج 260 درجه سانتیگراد عبور می‌کند. این مقاله پاسخ‌هایی را که من از 12 دسته آزمایش صلاحیت مشتری که بین سال‌های 2023 تا 2025 انجام دادیم، جمع‌آوری کرده‌ام.

ابعاد ردپای PCB: آنچه در برگه اطلاعات فنی نشان داده می‌شود در مقابل آنچه در تولید واقعی جواب می‌دهد

مدل 301-5.0 از پین گام 5.0 میلی‌متری استفاده می‌کند که برای این کلاس از پین‌ها استاندارد است. بلوک ترمینالابعاد پین‌ها ۱.۰ در ۱.۲ میلی‌متر از جنس برنج مستطیلی با روکش قلع است. اندازه سوراخ توصیه‌شده برای برد مدار چاپی، قطر نهایی ۱.۳ تا ۱.۵ میلی‌متر است - به اندازه‌ای که به پین ​​اجازه دهد در حین لحیم‌کاری موجی خود را در مرکز قرار دهد، اما به اندازه‌ای محکم باشد که از کشش لحیم از طریق سوراخ به دلیل عمل مویینگی اطمینان حاصل شود. در آزمایش قابلیت اطمینان اتصال لحیم ما روی ۵۰۰ نمونه، سوراخ‌های ۱.۴ میلی‌متری بالاترین میانگین نیروی کشش را در ۳۵ نیوتن با حداقل ۲۸ نیوتن تولید کردند. سوراخ‌های ۱.۶ میلی‌متری میانگین نیروی کشش را به ۲۹ نیوتن کاهش دادند زیرا شکاف مویینگی برای پر کردن یکنواخت لحیم بسیار پهن بود.

یک نکته که در برگه اطلاعات فنی نیست اما در تولید اهمیت دارد: فاصله پین ​​تا سوراخ با ضخامت PCB تغییر می‌کند. در یک برد استاندارد FR-4 با قطر ۱.۶ میلی‌متر، سوراخ ۱.۴ میلی‌متری با پین ۱.۲ میلی‌متری، فاصله قطری ۰.۲ میلی‌متری می‌دهد که بهینه است. در یک برد ۲.۴ میلی‌متری برای کاربردهای جریان بالا، همین فاصله همچنان کار می‌کند اما زمان توقف لحیم موج باید از ۳ ثانیه به ۵ ثانیه افزایش یابد تا از پر شدن کامل سوراخ اطمینان حاصل شود. ما مجموعه‌ای از پارامترهای لحیم موج توصیه شده بر اساس ضخامت برد داریم که برای هر مشتری جدید ارسال می‌کنم.

فاصله مکانیکی اطراف بلوک ترمینال روی PCB

ارتفاع 301-5.0 از سطح PCB تا بالای محفظه 10.0 میلی‌متر است. پیچ بست نیاز به دسترسی با پیچ گوشتی از بالا داردو شیار پیچ ۲.۵ میلی‌متر در داخل محفظه فرو رفته است. برای سیم‌کشی دستی، این به معنای حداقل فاصله ۱۵ میلی‌متری بالای PCB است تا بتوان یک پیچ‌گوشتی تخت استاندارد ۳.۰ میلی‌متری را با زاویه ورود ۱۵ درجه در آن قرار داد. برای پیچ‌گوشتی‌های خودکار در تولید، نیاز به فاصله تا ۲۰ میلی‌متر افزایش می‌یابد تا بتوان سر پیچ‌گوشتی را در آن قرار داد.

بین بلوک‌های ترمینال مجاور، حداقل فاصله ۲ میلی‌متری از لبه محفظه تا قطعه بعدی را توصیه می‌کنم. محفظه به ازای هر موقعیت قطب ۸.۵ میلی‌متر عرض دارد، بنابراین با گام ۵.۰ میلی‌متری، فاصله بین دیواره‌های محفظه مجاور ۸.۵ - ۵.۰ = ۳.۵ میلی‌متر است. این فاصله ۳.۵ میلی‌متری برای اکثر محیط‌های تولیدی کافی است، اما اگر برد از پوشش تطبیقی ​​عبور کند، نازل اعمال‌کننده پوشش معمولاً به ۵.۰ میلی‌متر فاصله نیاز دارد. ما یک مشتری داشتیم که متوجه شد ربات پوشش‌دهنده انتخابی آنها با فاصله ۳.۵ میلی‌متر به دیواره‌های محفظه برخورد می‌کند - آنها به روش پر کردن هر یک در میان قطب‌ها تغییر وضعیت دادند تا گام ۱۰ میلی‌متری در مسیر پوشش ایجاد کنند و سپس موقعیت‌های از قلم افتاده را به صورت دستی پر کردند.

قابلیت اطمینان اتصال لحیم: پارامترهای لحیم موجی و داده‌های تست کشش

محفظه 301-5.0 از PA66 با رتبه UL94 V-0 قالب‌گیری شده است و برای مقاومت در برابر لحیم‌کاری موجی طراحی شده است. پروفیل لحیم‌کاری موجی مورد تایید ما: پیش گرمایش 100-120 درجه سانتیگراد به مدت 60-90 ثانیه، حداکثر دمای لحیم‌کاری 255-260 درجه سانتیگراد، زمان توقف 3-5 ثانیه برای بردهای 1.6 میلی‌متری و 5-7 ثانیه برای بردهای 2.4 میلی‌متری. ما 500 نمونه را از طریق این پروفیل در سال 2024 با عدم تغییر شکل محفظه آزمایش کردیم.

تست کشش اتصال لحیم، روش کنترل کیفیتی است که ما برای اعتبارسنجی خط تولید توصیه می‌کنیم. ما از یک گیج نیرو با یک فیکسچر قلاب‌دار استفاده می‌کنیم که پس از لحیم‌کاری به صورت عمودی روی بدنه بلوک ترمینال کشیده می‌شود. داده‌های ما از ۵۰۰ نمونه: میانگین نیروی کشش ۳۵ نیوتن، حداقل ۲۸ نیوتن، انحراف معیار ۳.۲ نیوتن. برای تولید، من هدف Cpk برابر با ۱.۳۳ با حد مشخصات پایین‌تر ۲۵ نیوتن را توصیه می‌کنم - به این معنی که بیش از ۱ اتصال لحیم در ۴۰۰۰ اتصال لحیم نباید زیر نیروی کشش ۲۵ نیوتن خراب شود. عامل اصلی که نیروی کشش را به کمتر از ۲۵ نیوتن می‌رساند، حجم ناکافی پرکننده لحیم است که ما آن را به دو دلیل ریشه‌ای ردیابی کردیم: قطر سوراخ PCB بیش از ۱.۵۵ میلی‌متر، و میزان استفاده از شار لحیم موجی که به دلیل گرفتگی نازل‌های اسپری به کمتر از ۰.۳ میلی‌لیتر در هر برد کاهش می‌یابد.

مدیریت حرارتی: ظرفیت فعلی در دمای محیط بالا

جریان نامی 16 آمپری 301-5.0 در دمای محیط 25 درجه سانتیگراد و با بارگذاری همزمان همه قطب‌ها است. افت جریان از دمای محیط 40 درجه سانتیگراد شروع می‌شود: ما از طریق آزمایش‌های تصویربرداری حرارتی داخلی، کاهش 4 درصدی ظرفیت جریان مداوم را به ازای هر 10 درجه سانتیگراد بالای 40 درجه سانتیگراد اندازه‌گیری کردیم. در دمای محیط 70 درجه سانتیگراد، جریان نامی مداوم به 14.0 آمپر کاهش می‌یابد. عامل محدودکننده پین ​​برنجی یا گیره پیچی نیست - بلکه گرمای تولید شده در رابط سیم به پین ​​است که در آزمایش تولید ما مقاومت تماسی اندازه‌گیری شده آن 2.0 تا 3.5 میلی اهم در هر قطب است. در 16 آمپر، هر قطب تقریباً 0.45 وات اتلاف می‌کند. در یک بلوک 12 قطبی که با 16 آمپر در هر قطب کاملاً بارگذاری شده است، کل اتلاف حرارتی 5.4 وات است که در ناحیه‌ای به ابعاد 60 در 10 میلی‌متر بر روی PCB متمرکز شده است. بدون هیت سینک کافی صفحه مسی، دمای PCB زیر بلوک ترمینال می‌تواند 25 تا 35 درجه سانتیگراد بالاتر از محیط افزایش یابد.

راه حل سرراست است: پدهای سوراخ‌دار را به حداقل ۵۰ میلی‌متر مربع از سطح مسی به ازای هر قطب روی PCB وصل کنید.با استفاده از مس ۳۵ میکرومتر یا سنگین‌تر. یک بلوک ۱۲ قطبی که هر قطب آن به مس ۵۰ میلی‌متر مربع متصل است، افزایش دمای PCB تنها ۱۲ درجه سانتیگراد را در بار مداوم ۱۶ آمپر نشان می‌دهد، در حالی که بدون اتصال صفحه مسی، این افزایش دما ۳۰ درجه سانتیگراد است.

آزمایش ولتاژ بالا پس از مونتاژ: ولتاژ نامی AC 2000V در تولید به چه معناست؟

301-5.0 با ولتاژ تحمل AC 2000 ولت در دقیقه بین قطب‌های مجاور مشخص شده است. این یک شرایط تست نوعی به تنهایی روی بلوک ترمینال است، نه روی PCB مونتاژ شده. پس از لحیم کاری موجی بلوک روی برد، تست پتانسیومتر بالا باید جنس PCB (FR-4 معمولاً 40 کیلوولت بر میلی‌متر را تحمل می‌کند، بنابراین 1.6 میلی‌متر مقاومت دی‌الکتریک 64 کیلوولت را فراهم می‌کند)، پروفیل اتصال لحیم و هرگونه باقیمانده شار روی سطح برد را در نظر بگیرد. طبق تجربه ما، شکست در تست پتانسیومتر بالا در 1500 ولت AC تقریباً همیشه ناشی از پل زدن باقیمانده شار بین اتصالات لحیم پین مجاور است، نه توسط خود بلوک ترمینال. ما توصیه می‌کنیم یک فلاکس بدون تمیز با مقاومت عایق سطحی حداقل 10¹¹ اهم در دمای 85 درجه سانتیگراد و رطوبت نسبی 85٪ طبق IPC J-STD-001 انتخاب کنید و قبل از تست پتانسیومتر بالا، بازرسی بصری سطوح بین پین‌ها را الزامی کنید.

برای کاربردهایی که نیاز به عایق تقویت‌شده دارند - مانند منابع تغذیه پزشکی طبق IEC 60601 - گام پین 5.0 میلی‌متری، 4.0 میلی‌متر فاصله خزشی بین قطب‌های مجاور (لبه پین ​​تا لبه پین ​​در محل اتصال لحیم) فراهم می‌کند. این مقدار برای ولتاژ کاری 250 ولت با درجه آلودگی 2 طبق IEC 60947-7-4 کافی است. برای ولتاژ کاری 300 ولت، گام خزشی مورد نیاز 5.0 میلی‌متر است، به این معنی که برای دستیابی به گام 10.0 میلی‌متر، باید هر پین در میان خالی بماند.

بازرسی تولید و آزمایش‌های کنترل کیفیت که روی هر دسته انجام می‌دهیم

هر سری تولید بلوک‌های ترمینال 301-5.0 قبل از ارسال، چهار آزمایش کنترل کیفیت اجباری را در کارخانه ما پشت سر می‌گذارد. اولین آزمایش، آزمایش گشتاور است: ما با استفاده از یک پیچ‌گوشتی گشتاور کالیبره شده، 0.4 نیوتن متر را به پیچ گیره اعمال می‌کنیم و بررسی می‌کنیم که پیچ بدون گیر کردن، آزادانه 360 درجه بچرخد. دومین آزمایش، آزمایش کشش سیم است: ما یک سیم 14 AWG را با 0.4 نیوتن متر گیره می‌کنیم و به مدت 10 ثانیه با 50 نیوتن می‌کشیم - سیم نباید حرکت کند. سومین آزمایش، آزمایش مه نمکی روی 5 نمونه در هر 10000 قطعه است - 48 ساعت در محلول 5% NaCl در دمای 35 درجه سانتیگراد طبق IEC 60068-2-11، بدون هیچ گونه خوردگی قابل مشاهده روی پین برنجی یا پیچ قلع اندود. چهارمین آزمایش، بازرسی ابعادی طبق IEC 60947-7-4 برای فاصله پین‌ها، عرض محفظه و ارتفاع با استفاده از یک سیستم اندازه‌گیری بصری با دقت ±0.01 میلی‌متر است.

در سال ۲۰۲۴، ما ۴۷ دسته تولیدی را از طریق این پروتکل آزمایش کردیم و ۳ دسته را رد کردیم: یکی برای خواندن گشتاور غیرقابل تکرار در یک ایستگاه مونتاژ خودکار، یکی برای دسته‌ای از گلوله‌های PA66 که کدری نشان می‌داد که نشان‌دهنده جذب رطوبت در طول ذخیره‌سازی بود، و یکی برای انحراف ابعادی در ارتفاع پین ناشی از قالب مهرزنی فرسوده. هر سه مشکل قبل از دسته تولید بعدی اصلاح شدند.

داده‌های تست گشتاور و قابلیت اطمینان اتصال

پیچ گیره در مدل 301-5.0 از جنس فولاد M2.6 با روکش روی است. در آزمایش گشتاور تولیدی خود، 0.4 نیوتن متر اعمال می‌کنیم و سه شرط را بررسی می‌کنیم: پیچ آزادانه 360 درجه بدون گیر کردن بچرخد، فشار گیره به حداقل 20 نیوتن روی سیم برسد و سر پیچ جدا نشود. داده‌های سال 2024 ما از 47 دسته، میانگین گشتاور عملیاتی 0.38 نیوتن متر با انحراف معیار 0.03 نیوتن متر را نشان داد. هیچ نمونه‌ای در محدوده 0.4 نیوتن متر دچار شکست نشد.

برای سفارش‌های مکرر بیش از ۵۰۰۰ قطعه در ماه، ما چرخه‌های حرارتی را روی ۱۰ نمونه ماهانه انجام می‌دهیم: ۵۰۰ چرخه از -۴۰ درجه سانتیگراد تا +۱۱۰ درجه سانتیگراد. محفظه PA66 دارای CTE 80 x 10⁻⁶ /°C در مقابل ۱۷ x 10⁻⁶ /°C برای پین برنجی است. انبساط تفاضلی در دمای -۴۰ درجه سانتیگراد، شکافی به اندازه ۰.۰۲ میلی‌متر در محدوده تلرانس طراحی ۰.۰۵ میلی‌متر ایجاد می‌کند. استانداردهای بین‌المللی ایمنی الکتروتکنیک توسط ... رعایت می‌شوند. کمیسیون مستقل انتخاباتمیانگین تغییر نیروی گیره پس از ۵۰۰ سیکل در داده‌های سال ۲۰۲۴ ما ۶.۲٪ بود.

مشاهده ما طیف کامل بلوک ترمینال و مشخصات شرکتاستانداردهای ایمنی رعایت شده توسط کمیسیون مستقل انتخابات.

داده‌های آزمایش مقاومت عایق و دی‌الکتریک

مقاومت عایقی بلوک ترمینال 301-5.0 بین قطب‌های مجاور در ولتاژ DC 500 ولت طبق استاندارد IEC 60512-3-1 آزمایش می‌شود. در آزمایش تولید سال 2024 ما بر روی 1200 نمونه در 12 دسته، حداقل مقاومت عایقی ثبت شده 5200 مگا اهم با میانگین دسته 8700 مگا اهم بود. داده‌های مربوط به ماده PA66 مقاومت حجمی 10¹5 اهم بر سانتی‌متر را در دمای 23 درجه سانتیگراد و رطوبت نسبی 50٪ نشان می‌دهد، اما مقاومت عایقی واقعی در بلوک ترمینال مونتاژ شده به دلیل آلودگی سطحی ناشی از فرآیند تولید کاهش می‌یابد. ما مشخص کردیم که پلیسه قالب‌گیری تزریقی - برآمدگی‌های میکروسکوپی ماده PA66 در خط جدایش قالب - می‌تواند فاصله خزشی بین قطب‌های مجاور را از مقدار طراحی 4.0 میلی‌متر به 3.2 میلی‌متر در بدترین حالت کاهش دهد. ما یک پروتکل نگهداری قالب را اجرا کردیم که خط جدایش را هر 50،000 چرخه صیقل می‌دهد، که ارتفاع فلش را از 0.08 میلی‌متر به زیر 0.02 میلی‌متر کاهش می‌دهد.

تست ولتاژ تحمل دی‌الکتریک در جریان متناوب ۲۰۰۰ ولت بر دقیقه طبق استاندارد IEC 60947-7-4 نیازی به شکست یا جرقه ندارد. در آزمایش ما، ولتاژ شکست بین قطب‌های مجاور در پیکربندی 301-5.0 معمولاً جریان متناوب ۳۸۰۰-۴۲۰۰ ولت است که حاشیه ایمنی تقریباً ۲ برابر ولتاژ تحمل نامی را فراهم می‌کند. عامل محدودکننده محفظه PA66 - که دارای مقاومت دی‌الکتریک ۲۵ کیلوولت بر میلی‌متر است - نیست، بلکه مسیر خزشی بین دو پین برنجی در سطح PCB است، جایی که فیله لحیم فاصله مؤثر را کاهش می‌دهد.

مشاهده طیف کامل بلوک ترمینال و گواهینامه‌هااستانداردها کمیسیون مستقل انتخابات.

سازگاری لحیم کاری با مونتاژ خودکار PCB

بلوک ترمینال 301-5.0 برای لحیم کاری موجی طراحی شده است، اما با لحیم کاری انتخابی و لحیم کاری دستی نیز سازگار است. برای لحیم کاری موجی روی بردهای FR-4 با قطر 1.6 میلی متر، پارامترهای پیشنهادی ما عبارتند از: پیش گرم کردن 100-120 درجه سانتیگراد به مدت 60-90 ثانیه، دمای لحیم کاری 255-260 درجه سانتیگراد، زمان توقف 3-5 ثانیه. برای لحیم کاری انتخابی با یک نازل، زمان توقف توصیه شده برای هر پین به 6-8 ثانیه افزایش می یابد تا از پر شدن کافی لحیم اطمینان حاصل شود. محفظه PA66 می تواند تا 10 ثانیه در کل زمان قرار گرفتن در معرض 260 درجه سانتیگراد برای هر پین مقاومت کند، که برای همه فرآیندهای لحیم کاری استاندارد کافی است. برای لحیم کاری دستی، از هویه 350-380 درجه سانتیگراد با نوک 2.0 میلی متر استفاده کنید، زمان تماس را به 3 ثانیه برای هر پین محدود کنید و 10 ثانیه بین پین ها خنک شوید تا از تجمع گرما در محفظه جلوگیری شود. برای کاربردهای با حجم تولید بالا بیش از 10000 واحد در سال، بسته‌بندی نوار و قرقره را برای بلوک ترمینال 301-5.0 توصیه می‌کنیم که امکان قرارگیری خودکار روی PCB قبل از لحیم‌کاری موجی را فراهم می‌کند. قالب نوار و قرقره ما 500 قطعه در هر قرقره را با گام 12.7 میلی‌متر بین بلوک‌ها در خود جای می‌دهد. دستگاه جایگذاری، هر بلوک را با استفاده از نازل خلاء از بدنه محفظه جدا می‌کند، آن را روی PCB قرار می‌دهد و نیروی نگهدارنده پین‌ها در خمیر لحیم، بلوک را در حین انتقال به ایستگاه لحیم‌کاری موجی در جای خود نگه می‌دارد. نیروی توصیه شده برای جابجایی 5-8 نیوتن است که برای فشار دادن پین‌ها از طریق خمیر بدون خم کردن آنها کافی است.

انتخاب مواد و انطباق با رتبه‌بندی اشتعال‌پذیری

محفظه 301-5.0 از جنس PA66 (نایلون 66) با درجه اشتعال‌پذیری UL94 V-0 با ضخامت 0.8 میلی‌متر، به روش تزریق قالب‌گیری شده است. درجه V-0 مستلزم آن است که هر نمونه ظرف 10 ثانیه پس از برداشتن مشعل خاموش شود و هیچ گونه چکه سوختگی مجاز نباشد. در آزمایش داخلی ما بر روی 100 نمونه از 10 سری تولید، میانگین زمان خاموش شدن 3.2 ثانیه و حداکثر 7 ثانیه بود. ماده PA66 همچنین یک شاخص ردیابی مقایسه‌ای (CTI) 600 ولت بر اساس IEC 60112 ارائه می‌دهد، به این معنی که سطح محفظه می‌تواند ولتاژ ردیابی 600 ولت را بدون تشکیل مسیر کربن رسانا تحمل کند. درجه CTI برای کاربردهای برد توزیع برق در محیط‌های با رطوبت بالا که در آن تراکم سطحی می‌تواند مسیر نشتی بین قطب‌های ترمینال مجاور ایجاد کند، بسیار مهم است. صلاحیت ماده PA66 ورودی ما شامل آزمایش CTI بر روی سه نمونه در هر دسته، با محدودیت مشخصات حداقل 575 ولت است. در سال ۲۰۲۴، یک دسته از این قطعات در ولتاژ ۵۶۰ ولت از کار افتاد و به تأمین‌کننده بازگردانده شد.

بلوک ترمینال 301-5.0 در پیکربندی‌های 2 تا 12 قطبی در هر بلوک موجود است. هر قطب، صرف نظر از تعداد کل قطب‌ها، همان جریان الکتریکی 16A 300V را حفظ می‌کند. بلوک‌های چند قطبی را می‌توان در کنار هم روی PCB نصب کرد تا اتصالات با تعداد قطب‌های بیشتر ایجاد شود و گام 5.0 میلی‌متری آن، سازگاری با شبکه‌های طرح‌بندی استاندارد PCB را تضمین می‌کند. برای تابلوهای توزیع برق که به بیش از 12 قطب نیاز دارند، توصیه می‌کنیم از چندین بلوک با حداقل فاصله 2.0 میلی‌متر بین محفظه‌های بلوک مجاور استفاده کنید.

سوالات متداول