Pracujem na špecifikácii a podpore svorkovníc v... J-GUANGa značnú časť svojho času venujem odpovedaniu na otázky týkajúce sa rozloženia dosiek plošných spojov od konštruktérov, ktorí integrujú náš skrutkový svorkovnicový blok 301-5.0 do rozvodných dosiek. Otázky, ktoré kladiem, sa netýkajú samotných špecifikácií svorkovníc – tie sú uvedené v technickom liste. Týkajú sa mechanickej integrácie: ako blízko je možné umiestniť susedné bloky, aká veľkosť vrtáka poskytuje najlepšiu spoľahlivosť spájkovaného spoja a čo sa stane s puzdrom PA66, keď prejde 8 sekúnd cez vlnový spájkovací kúpeľ s teplotou 260 °C. Tento článok zhromažďuje odpovede, ktoré som získal z 12 sérií testov kvalifikácie zákazníkov, ktoré sme uskutočnili v rokoch 2023 až 2025.

Rozmery stopy DPS: Čo ukazuje technický list verzus to, čo funguje vo výrobe

Model 301-5.0 používa rozstup pinov 5,0 mm, čo je štandard pre túto triedu... svorkovnicaRozmery pinov sú 1,0 x 1,2 mm, mosadzné obdĺžnikové s pocínovaným povrchom. Odporúčaná veľkosť otvoru v doske plošných spojov je 1,3 – 1,5 mm – dostatočne široký, aby sa pin mohol počas spájkovania vlnou samocentrovať, ale zároveň dostatočne tesný, aby sa zabezpečilo, že kapilárne pôsobenie pretiahne spájku cez otvor. V našich testoch spoľahlivosti spájkovaných spojov na 500 vzorkách vykazovali otvory s priemerom 1,4 mm najvyššiu priemernú ťahovú silu 35 N s minimálnou hodnotou 28 N. Otvory s priemerom 1,6 mm znížili priemernú ťahovú silu na 29 N, pretože kapilárna medzera bola príliš široká na rovnomerné vyplnenie spájkou.

Jeden detail, ktorý nie je v technickom liste, ale je dôležitý pri výrobe: vzdialenosť medzi pinom a otvorom sa mení s hrúbkou dosky plošných spojov. Na štandardnej doske FR-4 s hrúbkou 1,6 mm poskytuje otvor s priemerom 1,4 mm a pinom s priemerom 1,2 mm vzdialenosť 0,2 mm, čo je optimálne. Na doske s hrúbkou 2,4 mm pre aplikácie s vysokým prúdom stále funguje rovnaká vzdialenosť, ale doba zotrvania vlnového spájkovania sa musí predĺžiť z 3 sekúnd na 5 sekúnd, aby sa zabezpečilo úplné vyplnenie otvoru. Máme sadu odporúčaných parametrov vlnového spájkovania podľa hrúbky dosky, ktoré posielam každému zákazníkovi, ktorý u nás nakupuje prvýkrát.

Mechanická medzera okolo svorkovnice na doske plošných spojov

Prevodník 301-5.0 meria od povrchu dosky plošných spojov po vrch krytu 10,0 mm na výšku. Upínacia skrutka vyžaduje prístup k skrutkovaču zhoraa drážka pre skrutku je zapustená 2,5 mm do puzdra. Pre manuálne zapojenie to znamená minimálnu vzdialenosť 15 mm nad doskou plošných spojov, aby sa do nej zmestil štandardný 3,0 mm plochý skrutkovač s uhlom zasunutia 15 stupňov. Pre automatizované skrutkovanie vo výrobe sa požiadavka na vzdialenosť zvyšuje na 20 mm, aby sa do nej zmestil držiak skrutkovacích bitov.

Medzi susednými svorkovnicami odporúčam minimálnu vzdialenosť 2,0 mm od okraja puzdra k ďalšiemu komponentu. Puzdro má šírku 8,5 mm na pólovú pozíciu, takže pri rozstupe 5,0 mm je medzera medzi susednými stenami puzdra 8,5 - 5,0 = 3,5 mm. Táto medzera 3,5 mm je postačujúca pre väčšinu výrobných prostredí, ale ak doska prechádza konformným lakovaním, tryska nanášača laku zvyčajne vyžaduje medzeru 5,0 mm. Mali sme jedného zákazníka, ktorý zistil, že jeho selektívny lakovací robot narážal na steny puzdra s rozstupom 3,5 mm – prepol na osadenie každého druhého pólu, aby vytvoril rozstup 10 mm pri lakovaní, a potom ručne osadil preskočené pozície.

Spoľahlivosť spájkovaného spoja: Parametre vlnového spájkovania a údaje z ťahového testu

Puzdro 301-5.0 je vyrobené z PA66 s certifikáciou UL94 V-0 a je navrhnuté tak, aby odolalo vlnovému spájkovaniu. Náš schválený profil vlnového spájkovania: predhriatie na 100 – 120 °C počas 60 – 90 sekúnd, maximálna teplota spájkovania 255 – 260 °C, doba zotrvania 3 – 5 sekúnd pre dosky s hrúbkou 1,6 mm a 5 – 7 sekúnd pre dosky s hrúbkou 2,4 mm. V roku 2024 sme testovali 500 vzoriek cez tento profil s nulovými deformáciami puzdra.

Ťahový test spájkovaného spoja je metóda kontroly kvality, ktorú odporúčame na validáciu výrobnej linky. Používame silomer s hákovým upínaním, ktorý po spájkovaní vertikálne ťahá za telo svorkovnice. Naše údaje z 500 vzoriek: priemerná ťahová sila 35 N, minimálna 28 N, štandardná odchýlka 3,2 N. Pre výrobu odporúčam cieľovú hodnotu Cpk 1,33 s dolnou hranicou špecifikácie 25 N – čo znamená, že maximálne 1 spájkovaný spoj zo 4 000 by nemal zlyhať pod ťahovou silou 25 N. Primárnym faktorom, ktorý znižuje ťahovú silu pod 25 N, je nedostatočný objem spájkovanej náplne, čo sme vysledovali k dvom základným príčinám: priemer otvoru v doske plošných spojov presahujúci 1,55 mm a rýchlosť nanášania tavidla vlnovou spájkou klesajúca pod 0,3 ml na dosku v dôsledku upchatých rozprašovacích trysiek.

Tepelný manažment: Prúdová kapacita pri zvýšených okolitých teplotách

Menovitý prúd 16 A zariadenia 301-5.0 je pri okolitej teplote 25 °C so súčasným zaťažením všetkých pólov. Zníženie prúdu začína pri okolitej teplote 40 °C: pomocou interných termovíznych testov sme namerali 4 % zníženie trvalej prúdovej kapacity na každých 10 °C nad 40 °C. Pri okolitej teplote 70 °C trvalý prúd klesá na 14,0 A. Limitujúcim faktorom nie je mosadzný kolík ani skrutková svorka – je to teplo generované na rozhraní vodič-kolík, ktoré má v našich výrobných testoch nameraný kontaktný odpor 2,0 – 3,5 mOhm na pól. Pri 16 A každý pól rozptyľuje približne 0,45 W. V 12-pólovom bloku plne zaťaženom 16 A na pól je celkový tepelný rozptyl 5,4 W sústredený v oblasti 60 x 10 mm na doske plošných spojov. Bez dostatočného chladenia medenou plochou môže teplota dosky plošných spojov pod svorkovnicou stúpnuť o 25 – 35 °C nad okolitú teplotu.

Riešenie je jednoduché: Pripojte priechodné kontakty k najmenej 50 mm² medenej plochy na pól na doske plošných spojov, s použitím medi s hrúbkou 35 µm alebo ťažšou. 12-pólový blok, kde každý pól je pripojený k medi s prierezom 50 mm², vykazuje nárast teploty dosky plošných spojov iba o 12 °C pri trvalom zaťažení 16 A, v porovnaní s 30 °C bez pripojenia medenej roviny.

Testovanie vysokým potenciometrom po montáži: Čo znamená menovité napätie AC 2000 V vo výrobe

Model 301-5.0 je špecifikovaný s odolnosťou voči striedavému napätiu 2000 V za minútu medzi susednými pólmi. Ide o typovú skúšku samotnej svorkovnice, nie zostavenej dosky plošných spojov. Po vlnovom spájkovaní bloku na dosku musí test s vysokým napätím zohľadniť materiál dosky plošných spojov (FR-4 typicky zvláda 40 kV/mm, takže 1,6 mm poskytuje dielektrickú pevnosť 64 kV), profil spájkovaného spoja a akékoľvek zvyšky tavidla na povrchu dosky. Podľa našich skúseností sú zlyhania pri testovaní s vysokým napätím vo výrobe pri 1 500 V AC takmer vždy spôsobené premostením zvyškov tavidla medzi susednými spájkovanými spojmi pinov, nie samotnou svorkovnicou. Odporúčame špecifikovať tavidlo bez čistenia s povrchovým izolačným odporom minimálne 10¹¹ Ohmov pri teplote 85 °C a relatívnej vlhkosti 85 % podľa IPC J-STD-001 a požadovať vizuálnu kontrolu povrchov pinov pred testovaním s vysokým napätím.

Pre aplikácie vyžadujúce zosilnenú izoláciu – ako napríklad zdravotnícke napájacie zdroje podľa IEC 60601 – rozstup pinov 5,0 mm poskytuje povrchovú dráhu 4,0 mm medzi susednými pólmi (od okraja pinu k okraju pinu v mieste spájkovaného spoja). To je postačujúce pre pracovné napätie 250 V so stupňom znečistenia 2 podľa IEC 60947-7-4. Pre pracovné napätie 300 V je požadovaná povrchová dráha 5,0 mm, čo znamená, že každý druhý pin by mal zostať neobsadený, aby sa dosiahol rozstup 10,0 mm.

Kontrolu výroby a testy kontroly kvality vykonávame na každej šarži

Každá výrobná šarža svorkovníc 301-5.0 prechádza pred odoslaním štyrmi povinnými testami kontroly kvality v našom zariadení. Prvým je test krútiaceho momentu: na upínaciu skrutku aplikujeme uťahovací moment 0,4 Nm pomocou kalibrovaného momentového skrutkovača a kontrolujeme, či sa skrutka voľne otáča o 360 stupňov bez zaseknutia. Druhým je test ťahania drôtu: drôt s prierezom 14 AWG upneme uťahovacím momentom 0,4 Nm a ťaháme ho silou 50 N po dobu 10 sekúnd – drôt sa nesmie pohnúť. Tretím je test soľnou hmlou na 5 vzorkách z 10 000 kusov – 48 hodín v 5 % NaCl pri teplote 35 °C podľa normy IEC 60068-2-11, bez viditeľnej korózie na mosadznom kolíku alebo pocínovanej skrutke. Štvrtým je rozmerová kontrola podľa normy IEC 60947-7-4, ktorá sa týka rozstupu kolíkov, šírky a výšky puzdra, a to pomocou systému vizuálneho merania s presnosťou ±0,01 mm.

V roku 2024 sme prostredníctvom tohto protokolu testovali 47 výrobných šarží a 3 šarže sme zamietli: jednu pre neopakovateľný údaj o krútiacom momente na jednej automatizovanej montážnej stanici, jednu pre šaržu peliet PA66 vykazujúcich zákal, ktorý naznačoval absorpciu vlhkosti počas skladovania, a jednu pre rozmerovú odchýlku vo výške čapu spôsobenú opotrebovanou raznicou. Všetky tri problémy boli opravené pred ďalšou výrobnou šaržou.

Údaje o skúške krútiaceho momentu a spoľahlivosti pripojenia

Upínacia skrutka na zariadení 301-5.0 je vyrobená z ocele M2.6 s pozinkovanou povrchovou úpravou. Pri našich výrobných skúškach krútiaceho momentu aplikujeme 0,4 Nm a kontrolujeme tri podmienky: skrutka sa voľne otáča o 360 stupňov bez zasekávania, upínací tlak dosahuje minimálne 20 N na drôt a hlava skrutky sa neodtrháva. Naše údaje z roku 2024 zo 47 šarží ukázali priemerný prevádzkový krútiaci moment 0,38 Nm so štandardnou odchýlkou ​​0,03 Nm. Žiadna vzorka nezlyhala pri limite 0,4 Nm.

Pri opakujúcich sa objednávkach presahujúcich 5 000 kusov mesačne vykonávame mesačne tepelné cyklovanie na 10 vzorkách: 500 cyklov od -40 °C do +110 °C. Puzdro PA66 má CTE 80 x 10⁻⁶ /°C oproti 17 x 10⁻⁶ /°C pre mosadzný kolík. Rozdielna rozťažnosť pri -40 °C vytvára medzeru 0,02 mm v rámci konštrukčnej tolerancie 0,05 mm. Medzinárodné elektrotechnické bezpečnostné normy sú dodržiavané spoločnosťou IECPriemerná zmena upínacej sily po 500 cykloch bola v našich údajoch z roku 2024 6,2 %.

Pozrite si naše kompletný sortiment svorkovníc a profil spoločnostiBezpečnostné normy dodržiavané IEC.

Údaje o testovaní izolačného odporu a dielektrických vlastností

Izolačný odpor svorkovnice 301-5.0 medzi susednými pólmi sa testuje pri jednosmernom napätí 500 V podľa normy IEC 60512-3-1. V našich výrobných testoch v roku 2024, ktoré sme vykonali na 1 200 vzorkách z 12 šarží, bol minimálny zaznamenaný izolačný odpor 5 200 MOhm s priemerom šarže 8 700 MOhm. Údaje o materiáli PA66 vykazujú objemový odpor 10¹⁵ Ohm·cm pri teplote 23 °C a 50 % relatívnej vlhkosti, ale skutočný izolačný odpor v zostavenej svorkovnici je znížený povrchovou kontamináciou z výrobného procesu. Zistili sme, že vstrekovací opar – mikroskopické výčnelky materiálu PA66 na deliacej čiare formy – môžu znížiť povrchovú dráhu medzi susednými pólmi z projektovanej hodnoty 4,0 mm na 3,2 mm v najhoršom prípade. Zaviedli sme protokol údržby formy, ktorý leští deliacu čiaru každých 50 000 cyklov, čo znížilo výšku otrepu z 0,08 mm na menej ako 0,02 mm.

Skúška dielektrickou výdržnou pevnosťou pri striedavom napätí 2000 V za minútu podľa normy IEC 60947-7-4 nevyžaduje žiadny prieraz ani preskok. V našich testoch je prierazné napätie medzi susednými pólmi v konfigurácii 301-5.0 typicky 3 800 – 4 200 V striedavého prúdu, čo poskytuje bezpečnostnú rezervu približne 2-násobok menovitej výdržnej pevnosti. Limitujúcim faktorom nie je puzdro PA66 – ktoré má dielektrickú pevnosť 25 kV/mm – ale dráha plazivosti medzi dvoma mosadznými kolíkmi na úrovni povrchu dosky plošných spojov, kde spájkovací filet znižuje efektívnu vzdialenosť.

Zobraziť kompletný sortiment svorkovníc a certifikácieNormy IEC.

Kompatibilita spájkovania s automatizovanou montážou dosiek plošných spojov

Svorkovnica 301-5.0 je určená na vlnové spájkovanie, ale je kompatibilná aj so selektívnym a ručným spájkovaním. Pre vlnové spájkovanie dosiek FR-4 s priemerom 1,6 mm sú naše odporúčané parametre: predhriatie na 100 – 120 °C počas 60 – 90 sekúnd, teplota spájky 255 – 260 °C, čas zotrvania 3 – 5 sekúnd. Pre selektívne spájkovanie s jednou tryskou sa odporúčaný čas zotrvania zvyšuje na 6 – 8 sekúnd na pin, aby sa zabezpečilo dostatočné naplnenie spájkou. Puzdro PA66 znesie teplotu 260 °C po dobu až 10 sekúnd celkového času expozície na pin, čo je dostatočné pre všetky štandardné procesy spájkovania. Na ručné spájkovanie použite žehličku s teplotou 350 – 380 °C a hrotom s priemerom 2,0 mm, obmedzte čas kontaktu na 3 sekundy na pin a nechajte medzi pinmi 10 sekúnd chladnúť, aby ste zabránili akumulácii tepla v puzdre. Pre veľkoobjemové aplikácie presahujúce 10 000 kusov ročne odporúčame balenie svorkovnice 301-5.0 pomocou pásky a cievky, ktoré umožňuje automatické umiestnenie na dosku plošných spojov pred vlnovým spájkovaním. Náš formát pásky a cievky pojme 500 kusov na cievku s rozstupom 12,7 mm medzi blokmi. Umiestňovací stroj uchopí každý blok za telo puzdra pomocou vákuovej trysky, umiestni ho na dosku plošných spojov a retenčná sila pinov v spájkovacej paste drží blok na mieste počas prepravy do vlnovej spájkovacej stanice. Odporúčaná sila pri uchopení a umiestnení je 5 – 8 N, čo je dostatočné na pretlačenie pinov cez pastu bez ich ohnutia.

Výber materiálu a zhoda s požiadavkami na hodnotenie horľavosti

Kryt modelu 301-5.0 je vyrobený vstrekovaním z materiálu PA66 (nylon 66) s hodnotením horľavosti UL94 V-0 pri hrúbke 0,8 mm. Hodnotenie V-0 vyžaduje, aby každá vzorka zhasla do 10 sekúnd po odstránení horáka, pričom nie sú povolené žiadne kvapky horiaceho materiálu. V našich interných testoch 100 vzoriek z 10 výrobných šarží bol priemerný čas hasenia 3,2 sekundy s maximálnym časom 7 sekúnd. Materiál PA66 tiež poskytuje porovnávací index sledovania dráhy (CTI) 600 V podľa normy IEC 60112, čo znamená, že povrch krytu znesie sledovacie napätie 600 V bez vytvorenia vodivej uhlíkovej dráhy. Hodnotenie CTI je kritické pre aplikácie v rozvodných doskách vo vysoko vlhkom prostredí, kde povrchová kondenzácia môže vytvoriť únikovú cestu medzi susednými pólmi svoriek. Naša kvalifikácia vstupného materiálu PA66 zahŕňa testovanie CTI na troch vzorkách na šaržu s minimálnym limitom špecifikácie 575 V. V roku 2024 jedna várka zlyhala pri 560 V a bola vrátená dodávateľovi.

Svorkovnica 301-5.0 je dostupná v konfiguráciách s 2 až 12 pólmi na blok. Každý pól si zachováva rovnaký elektrický menovitý prúd 16 A 300 V bez ohľadu na celkový počet pólov. Viacpólové bloky je možné namontovať vedľa seba na dosku plošných spojov, aby sa vytvorili pripojenia s väčším počtom pólov, a rozstup 5,0 mm zaisťuje kompatibilitu so štandardnými mriežkami rozloženia dosiek plošných spojov. Pre rozvodné dosky vyžadujúce viac ako 12 pólov odporúčame použiť viacero blokov s minimálnou medzerou 2,0 mm medzi susednými krytmi blokov.

Často kladené otázky