2 无焊压入式连接技术在汽车中央电气接线盒中推广应用可行性论证
无焊压入式接端的结构设计,首先要满足IEC 60352-5的PCB孔适应要求和机械电气性能规范,同时对于端子压入PCB后对电镀孔各个方位的变形量应有严格的要求。无焊压入式接端结构的高保持力是确保其电气性能和可靠性的前提。正确的接端结构设计可以大大增加接触区域的弹性,同时高抗疲劳性材料的选用有助于减小老化状态下功能的衰减量。
2.1现行无铅锡焊电气互连技术存在的问题
汽车中央电气接线盒现行无铅锡焊电气互连技术存在的主要问题:①焊接不良(包括焊接不足和焊点短路);②焊料产生的烟雾(易于污染接触互连);③助焊剂残留物;④印刷电路板组件二次焊接的热应力;⑤焊料的飞溅颗粒;⑥端子在压入过程中由于端子压入部分与PCB孔是过盈配合,所以端子压入部分的4边棱角必然会划伤或划破PCB孔壁镀覆层,使得电气连接的可靠性存在潜在失效风险;⑦端子压入部分与PCB孔壁镀覆层的有效接触面很小,其电气连接主要是通过无铅锡焊来实现的,所以这种电气连接点的导体电阻较大,同时在传输高密度电流时气温升得也比较高,因此传统无铅锡焊电气互连技术存在PCB过热的风险。
2.2与现行无铅锡焊电气互连技术对比
无焊压入式连接技术除了可以有效消除汽车中央电气接线盒现行无铅锡焊电气互连技术存在上述七大问题,同时还可以提供如下高可靠的电气互连性能。
1)无焊压入式接端的电接触区域具备良好的弹性和抗疲劳性,可以提供高可靠性的电气性能和机械耐振冲击性能。
2)压入接端部分与PCB孔壁镀覆层的电接触表面积大,同时压入式接端处的电接触发热量小,因此PCBA的机械应力和热应力影响小。
3)低的插入力,高的保持力,PCB孔变形小,对PCB孔壁镀覆层无损伤,同时这种正压力机械匹配可以在压入端子反复3次插拔操作后,仍保持完整的电气互连性能。
2.3应用可行性分析
无焊压入式接端部分与PCB孔的压入力不大于250 N、汽车中央电气接线盒PCBA现行自动端子压入设备可以提供500 N以上的压入力。
由于无焊压入接端部分对现行PCB加工技术的要求不变,同时对PCB孔径尺寸的一致性和孔壁镀覆层厚度尺寸的一致性,可以通过常规测量方法进行品质控制。
无焊压入接端部分对原材料的技术要求不变,同时对材料的屈服强度及弹性模量参数一致性和尺寸一致性,可以通过常规测量方法进行品质控制。
无焊压入接端部分与PCB孔的保持力大于30N,而继电器、熔断丝和插接件接线端子的拔出力(单脚拔出力)均小于30 No。
综上所述,汽车中央电气接线盒现行零部件加工技术、生产工艺装备和在线测试装备均可直接应用于无焊压入式连接技术,因此,无焊压入式连接技术在汽车中央电气接线盒中的应用是完全可行的。