Вовед: Зошто висината на висината и завршетокот го дефинираат дизајнот на вашата печатена плочка

Кога инженерите за набавки и дизајнерите на печатени плочки бараат производител на терминален блок за монтирање на PCB, тие не бараат само добавувач — тие решаваат ограничување во дизајнот кое се наоѓа на пресекот на електричните перформанси, механичката сигурност и економијата на склопувањето. Поминавме повеќе од 14 години како производител на терминални блокови за печатена плочка во Нингбо, Кина., и видовме дека истата грешка се повторува низ илјадници проекти: инженерите избираат терминален блок само врз основа на цената, само за да откријат месеци подоцна дека чекорот не се совпаѓа со распоредот на плочата или дека методот на завршување не може да се справи со условите на животната средина на крајната апликација.

Да бидеме директни: двете најзначајни технички одлуки при специфицирање на терминален блок за монтирање на печатена плочка се тон (растојанието од центар до центар помеѓу соседните полови) и метод на прекинување (како терминалниот блок механички и електрично се прицврстува на печатената плочка). Овие два параметри контролираат сè - капацитет на пренос на струја, отпорност на напон, растојание на ползење, процес на склопување, одржување на терен и вкупни трошоци за сопственост. Бидејќи овие избори се толку фундаментални, нивното погрешно правење значи редизајнирање на печатената плочка, што чини многу повеќе од самите терминални блокови.

Во оваа статија, ги користиме податоците од нашиот фабрички под од производството над 50 милиони столбови од PCB терминални блокови годишно да споредиме чекор од 2,54 mm наспроти 3,96 mm и завршеток со лем наспроти завршеток со завртка. Ќе ви ги дадеме инженерските податоци што ви се потребни за да го донесете вистинскиот избор - и, искрено, да ги избегнете главоболките што ги гледавме кај нашите клиенти пред да дојдат кај нас.

Рамножје од 2,54 мм наспроти 3,96 мм: Целосна техничка споредба

Чекорот на терминалниот блок за монтирање на печатена плочка не е произволен — бидејќи наклонот директно ја одредува способноста за издржување на напонот преку ползење и растојанија на застој утврдени со IEC 60947-7-4 и UL 1059, блок со растојание од 2,54 mm по природа работи на помал напон и струја од блок со растојание од 3,96 mm со еквивалентен дизајн.

Зошто тонот е поважен отколку што мислите

Кога ги обучуваме нашите нови инженери за апликации во J-Guang, првата лекција што ја учиме е оваа: Висината на теренот е фундаментално ограничување што го регулира секој параметар на дизајнот низводно. Стандардот за висина на тонот од 0,1 инчи (2,54 mm) датира од најраните денови на дизајнот на печатени плочки (PCB) и останува доминантен во дигиталната логика и апликациите за сигнали со мала потрошувачка на енергија. Висината на тонот од 0,156 инчи (3,96 mm) се појави како што барањата за моќност растеа над она што 2,54 mm можеше безбедно да се справи.

Еве што мериме секојдневно на нашата производна линија:

Видовме германски клиент за индустриска автоматизација кој се префрли од 2,54 mm на 3,96 mm откако нивниот UL теренски инспектор забележа недоволно растојание на ползење на прототип - промена што ги чинеше осум недели редизајн на печатената плочка. Тоа искуство нè научи, а се надеваме дека и вас ќе ве научи: прво наведете го напонот врз основа на барањата за напон, а потоа просторот на плочата.

Кога да изберете растојание од 2,54 мм

Растојанието од 2,54 mm е правилен избор кога површината на плочата е премиум, а барањата за струја/напон се скромни., бидејќи компактната површина овозможува поголема густина на половите на печатената плочка без да се жртвува минималната ширина на трагата потребна за интегритет на сигналот.

Препорачуваме наклон од 2,54 мм за:

• IoT сензорски јазли и рабни уреди — каде што доминираат сигнали на логичко ниво од 3,3V или 5V, а номиналната вредност од 6A удобно го покрива целиот енергетски буџет на плочата.
• Потрошувачка електроника со запечатени куќишта — каде што промените во ожичувањето на терен се ретки, а помалиот терминален блок ја намалува вкупната големина на производот, што директно ги намалува трошоците за алати за лиење со вбризгување на куќиштето.
• LED драјвери за осветлување — каде што напојувањето од 12–24V DC под 5A е норма, а компактното пакување е конкурентски диференцијатор.
• Инструментација за тестирање и мерење — каде што влезно-излезниот сигнал со висока густина бара редење повеќе терминални блокови еден до друг на еден раб на плочата.

Во нашата фабрика, серијата JG128-2.54 се произведува во обем што надминува 2 милиони столбови месечно за токму овие намени. Линија на производи со завртка за терминален блок од 5,0 mm за PCB покажува како семејството на фреквенции од 2,54 mm природно се протега во варијанти со повисок фреквентен напон кога дизајнерите треба да го зголемат капацитетот на струјата.

Кога да изберете растојание од 3,96 мм

Растојанието од 3,96 mm станува неопходно кога апликацијата бара дистрибуција на енергија од 24V DC или повеќе, или кога терминалниот блок мора да преживее вибрации и температурни цикли на индустриско ниво без деградација на поврзувањето.

Препорачуваме наклон од 3,96 мм за:

• Индустриски PLC и модули за влезно/излезно управување со мотори — каде што контролните сигнали од 24V DC на 8–12A се стандардни, а теренското поврзување рутински го вршат техничари за одржување кои носат ракавици.
• Контролери на опрема за греење, вентилација и климатизација — каде што контролните линии на компресорот и моторот на вентилаторот носат индуктивни оптоварувања што генерираат напонски скокови што ги надминуваат номиналните номинални вредности.
• Единици за напојување и системи за управување со батерии — каде што повисоката номинална струја ја елиминира потребата од паралелни проводници и го поедноставува списокот на материјали.
• Инвертори за обновлива енергија и контролери за полнење — каде што изложеноста на отворено значи дека терминалниот блок мора да го одржува својот електричен простор дури и при акумулација на прашина и циклично менување на влажноста.

Завршување со лемење наспроти завртка: Перспектива на ниво на производство

Втората димензија на одлуката за спецификацијата - и онаа за која добиваме најмногу технички прашања - е дали да се избере завршница со лемење или завршница со завртка за терминалниот блок за монтирање на печатената печатена плочка. Овој избор не е за тоа кој метод е „подобар“ - бидејќи и двата се оптимизирани за фундаментално различни парадигми на склопување и сервисирање, точниот избор зависи целосно од тоа како крајниот производ ќе биде произведен, инсталиран и одржуван во текот на неговиот работен век.

Завршување на лемење: Што е тоа и кога победува

Завршувањето со лемење значи дека игличките на терминалниот блок се вметнуваат низ обложените отвори на печатената плочка и трајно се спојуваат со стопен лем — обично во процес на браново лемење или селективно лемење. Ова создава металуршка врска помеѓу пинот и PCB подлогата која, кога е правилно извршена, покажува контактен отпор под 1 милиом и преживува над 2.000 термички циклуси од -40°C до +105°C без мерлива деградација., врз основа на нашите податоци од интерно тестирање на забрзаниот век на траење.

Предности на завршување со лемење

• Трајна, гасно непропустлива врска — легурата на лемењето формира интерметално соединение и со бакарната подлога и со месингавата игла, спречувајќи оксидација на интерфејсот.
• Супериорна отпорност на вибрации — бидејќи нема механички стегачки интерфејси за олабавување, лемените споеви ги исполнуваат профилите на вибрации на железницата IEC 61373, така што завртките често откажуваат без соединение за заклучување на навој.
• Пониска цена по единица — елиминирањето на завртката, жичениот кафез и навојниот влошка ги намалува трошоците за материјали за приближно 30-40% на ниво на компоненти.
• Повисока густина на половите — без главата на завртката да го зафаќа просторот на плочката, терминалните блокови за лемење постигнуваат помал растојание меѓу половите и можат да се постават поблиску до рабовите на плочката.

Недостатоци на прекинувањето на лемењето

• Нема можност за повторно поврзување на терен — секоја промена на жица бара одлемување и повторно лемење, што е непрактично за производи што се сервисираат на терен.
• Зависност од контрола на процесот — споевите со ладно лемење, недоволното полнење на дупките и премостувањето на лемењето се вистински начини на дефекти кои бараат дисциплинирана контрола и инспекција на процесот, според IPC-A-610 Критериуми за прифаќање од класа 2 или 3.
• Термички стрес на ПХБ — секој циклус на лемење ја изложува плочката на температури од 250–260°C, а повторените циклуси на преработка можат да ги одлепат FR-4 подлогите ако времето на задржување не се контролира внимателно.

Завршување со завртки: Што е тоа и кога победува

Завршувањето со завртки користи навојна метална влошка излиена во куќиштето на терминалниот блок. Одолучената жица се вметнува во отворот на терминалот, а завртка за заклучување се затегнува за да ја прицврсти жицата на метален контактен кафез — не е потребно лемење на печатената плочка за страната на поврзувањето со жицата. Пиновите од страната на печатената плочка се сè уште залемени, но страната на влезот на жицата е чисто механичка.

Искрено, претпочитаме завршеток со завртки за повеќето индустриски апликации што ги поддржуваме. Причината е практична: кога PLC I/O модул откажува во 3:00 часот наутро во фабрика во Штутгарт, техничарот за одржување нема рачка за лемење - но има шрафцигер со рамна глава. Трошоците за застој во дискретно производство се во просек 260.000 долари на час според индустриските анкети од... Сименс, па така можноста за замена на жица за секунди, наместо за минути, директно се преведува во оперативни заштеди што ја засенуваат премијата за трошоци од 0,05–0,10 долари по пол за завртка-завртување.

Предности на завртката за завршување

• Теренско поврзување без алатки или со една алатка — стандардна рамна глава или шрафцигер со крст е единствената потребна алатка, што ги прави завртките терминални блокови универзален избор за опрема што може да се сервисира на терен.
• Нема термички стрес за време на поврзувањето — ПХБ не е изложена на топлина од лемење за време на инсталацијата, со што се елиминира ризикот од кревање на подлогата или оштетување на подлогата од повторена преработка.
• Визуелна верификација на врската — техничарите можат да видат дали жицата е целосно вметната и дали завртката е затегната, за разлика од лемениот спој чиј квалитет е скриен под површината.
• Компатибилност со еднобојна и заплеткана жица — завртките ги прифаќаат двата типа жици без проблемите со фитилирање и кршливост што го прават лемењето на многужичената жица проблематично.

Недостатоци на завртката за завршување

• Зависност од вртежен момент — недоволното затегнување предизвикува висок отпор на контакт и прекинати врски; прекумерното затегнување може да ги одвои навоите или да го смачка жичниот проводник. IEC 60947-7-4 Стандардот специфицира опсег на вртежен момент од 0,4–0,5 N·m за завртки M2.5, а ние ја проверуваме усогласеноста со вртежниот момент на 100% од производствените серии.
• Потреба за периодично повторно затегнување — во средини со високи вибрации, како што се железничкиот возен парк или тешката механизација, навртувачките терминали може да бараат повторно затегнување во закажани интервали за одржување, што го зголемува вкупниот трошок на сопственост.
• Поголема физичка обвивка — механизмот со завртки зафаќа приближно 40% повеќе волумен од еквивалентен терминален блок за лемење, што е важно кај ултракомпактните дизајни.

За нашите клиенти кои го оценуваат овој компромис, одржуваме детална споредба во документацијата за производот за нашата ПХБ завртка-терминал блок серија 301, што е нашата линија на производи со завртки со најголем обем и ги демонстрира точните електрични и механички параметри што ги потврдивме преку тестирање од трети страни.

Матрица на одлучување: Која комбинација е за вашата апликација?

За да ја кристализираме оваа анализа во рамка за донесување одлуки што може да се примени, ја изградивме следната матрица врз основа на 14 години искуство во инженерство на апликации и над 500 дебрифинзи на проекти од клиенти. Користете ја како почетна точка - но обратете се до нашиот инженерски тим ако вашата апликација преминува повеќе категории.

Квалитет на производство: Што да барате од вашиот производител на терминални блокови за монтирање на печатена плочка

Не сите производители на терминални блокови за монтирање на печатена плочка работат на исто ниво на квалитет — и бидејќи терминалните блокови се компоненти критични за безбедноста чиешто откажување може да предизвика пожар, оштетување на опремата или повреда на персоналот, системот за квалитет на производителот е барем подеднакво важен како и спецификацијата на производот.

Еве што веруваме дека секој купувач треба да провери пред да направи нарачка кај кој било производител на терминални блокови за монтирање на печатена плочка:

1. Следливост на суровини

Во J-Guang, одржуваме следливост на ниво на серија од добавувачот на смола (набавуваме исклучиво од сортите Dupont и BASF) до готовиот терминален блок, и обезбедуваме сертификати за материјали со секоја пратка.

2. Дебелина на контактната обвивка

Никелираната облога на месинганските контакти служи и како бариера против корозија и како површина отпорна на абење. Дебелината на облогата под 2μm обезбедува несоодветна заштита од 96-часовниот тест со солено прскање во IEC 60068-2-11., што симулира крајбрежни и средини со висока влажност. Ние ја тестираме дебелината на облогата со XRF при секоја производствена смена и ги објавуваме резултатите во нашите извештаи за инспекција на серии - нешто што многу малку производители во нашиот ценовен сегмент се подготвени да го направат.

3. 100% електричен тест

Секој поединечен пол од секој терминален блок што го испорачуваме се подложува на 100% тест за континуитет и хипотичка проверка при номинален напон од 1,5× пред пакувањето. Бидејќи цената на еднократно прекинато поврзување во готовиот производ на клиентот далеку ја надминува цената на сеопфатно тестирање, инвестиравме во автоматизирана опрема за тестирање која секвенционира низ секој пол на секој терминален блок за помалку од три секунди. Ако купувате од производител кој врши само статистичко земање примероци, запрашајте се дали ризикот од дефект на терен вреди за заштедените пари.

4. Димензионална стабилност

Толеранцијата на наклонот е од клучно значење за автоматско склопување на печатена плочка. Нашата толеранција на позицијата на пинот е ±0,05 mm во однос на појдовната точка на куќиштето — бидејќи поместување на игличката од 0,15 mm или повеќе ќе предизвика дефект на вметнувањето во автоматските линии за лепење со пик-и-поставување и линиите за лемење со брановидна конструкција, што доведува до запирање на линијата што ги чинат склопувачите на печатени плочки стотици долари на час. Ја проверуваме оваа толеранција на машина за мерење координати (CMM) при секоја промена на калапот и на секој час за време на производството.

Заклучок: Започнете со апликацијата, а не со спецификацијата

Ако можеме да ви кажеме нешто за нашите 14 години како производител на терминален блок за монтирање на PCB, би било ова: Најдобрата спецификација на терминалниот блок е онаа што одговара на реалните услови на употреба, а не онаа што најдобро изгледа на споредба со технички лист. Гледавме како инженерите претеруваат со спецификациите на завртките на терминалните блокови од 3,96 mm за сензорски јазол од 5V, трошејќи простор на плочата и буџет, а гледавме и како подеднакво талентирани инженери претеруваат со спецификациите на лемење од 2,54 mm за контролер на моторот од 24V, создавајќи латентно полево откажување кое се појави 18 месеци по инсталирањето.

Нашиот совет е едноставен. Ревидирајте ги реалните барања за напон, струја, заштита на животната средина и употребливост на вашата апликација пред да отворите каталог или да испратите барање за понуда. Потоа пронајдете производител на терминален блок за монтирање на PCB кој ќе ти ги постави истите прашања — бидејќи производителот кој не прашува за вашата апликација не го интересира дали неговиот производ работи во неа.

Во Ningbo J-Guang Electronics, произведуваме секоја комбинација на наклон и завршеток дискутирана во овој напис под еден покрив, со еден систем за квалитет и со еден стандард на одговорност. Без разлика дали ви се потребни лемни терминални блокови од 2,54 mm за нослив уред за широка потрошувачка или терминални блокови со завртки од 3,96 mm за контролер за фабричка автоматизација, ние имаме алатки, инфраструктура за тестирање и искуство со примена за да го поддржиме вашиот проект од прототип до масовно производство.