- 摘自2016年6月【智能汽車會刊】“Change The World”欄目

　　馬上了解更多《智能汽車會刊》技術趨勢與參考設計方案。

　　對于經(jīng)濟型的車載導航、信息娛樂系統(tǒng)、電動和混合動力傳動系統(tǒng)來說，市場需求一直極為高漲。各種先進的車輛安全功能，例如防抱死制動、穩(wěn)定性控制以及傳感器控制的胎壓監(jiān)測等，都在蓬勃的發(fā)展。汽車制造商需要經(jīng)濟高效的策略從而設計并裝配出高耐久性的電氣與電子系統(tǒng)。

　　制造商正在逐漸轉為采用壓配合技術來加強和替換焊接位置。在壓配合技術中，彈性銷和鍍層通孔 （PTH） 是主要的組成部分。PTH 鉆入到分層電路板中，采取電鍍工藝，一般采用鍍銅，從而在壓配合銷的插入部分上形成電路。主要的優(yōu)勢在于連接和電氣觸點高度可靠。

　　其他行業(yè)中使用的標準壓配合形式在受控環(huán)境應用下也可發(fā)揮良好的作用。汽車應用要求具有更高的載流容量，并且能夠更好的耐受振動、熱沖擊和各種環(huán)境條件。技術上的進步可以解決這些挑戰(zhàn)，說服 OEM 以及汽車行業(yè)的一級供應商從波峰焊工藝轉換為壓配合技術。

　　壓配合的接口選項

　　壓配合銷也稱為順應針，一般采用彈性橫截面，直徑超過 PTH。在裝配過程中，壓配合銷的壓配合區(qū)域發(fā)生變形，產生與剛性 PTH 的接口。壓配合銷集成到汽車連接器與模塊當中，與非順應式的實心插針相比，可以為 PTH 提供更大的公差。壓配合連接器提供多種尺寸、形狀、樣式與螺距，根據(jù)具體應用的要求，可采取單銷或任何數(shù)量的多銷形式。

　　柔性壓配合銷的反應速度接近彈簧，有助于保護 PTH 的完整性。印刷電路板基板上鍍層鉆孔的孔公差較小，因此，鍍層厚度會直接影響到插入力，必須嚴格控制以達到適宜的銷插入效果，而不會造成鍍銀情況下常見的過度摩擦問題。

　　這樣可以實現(xiàn)永久性的連接，高度可靠，帶來耐沖擊的氣密接口而不存在腐蝕的風險。入口角度是一個重要的參數(shù)，能夠影響到插入力并防止 PTH 損壞。順應區(qū)域外表面的輪廓也可在很大程度上幫助確定插入力，以及減輕對側壁位置的潛在損傷。

　　壓配合銷連接可同時用于印刷電路板的兩側，實現(xiàn)靈活的雙側通孔和 SMT 印刷電路板裝配。多層堆疊的印刷電路板可能需要使用板對板的壓配合尾插。在發(fā)動機和變速箱模塊的尺寸日益減小的過程中，壓配合銷可以幫助在緊密的銷配置中保護靈敏的組件并節(jié)約寶貴的空間。在尺寸更小的封裝應用中，例如傳感器和交換機等，壓配合銷往往直接在外殼內部成型。

　　對于汽車應用來說，尤其重要的一點是要在低插入力和高保持力之間實現(xiàn)良好的平衡。經(jīng)濟型的“針眼”（EON） 接口是一種非常流行、客戶首選的壓配合樣式，具有出色的電氣接觸效果與保持力，確保惡劣條件下的連接效果。

　　插入力過度的影響

　　錫須：

　　在純錫的表面上，應力會促進錫須的增長，導致印刷電路板的軌道之間發(fā)生短路，危害到模塊的功能。減輕錫須生長的設計指導原則包括減輕插入力，以及縮減錫表面的厚度。

　　射流效應：

　　在壓配合銷的插入過程中，印刷電路板會發(fā)生機械損傷。如果摩擦過大，那么表面會刮向下方，達到壓入方向的前部，這樣又會進一步加劇摩擦。PTH 最終會被切下，向外推出到底部位置。減小插入力即可避免發(fā)生射流效應。

　　增白效應：

　　在壓配合銷抵達最終位置后，印刷電路板各層組成的結構將受壓配合銷力的壓迫。如果施加過度的力或者 PTH 發(fā)生不穩(wěn)定，那么受力會導致印刷電路板部分分層。經(jīng)過一段時間后裂縫會使水分進入，導致隔離性能降低。降低插入力，并且采用高品質的印刷電路板產品，可以減輕增白效應。

　　壓配合材料厚度、標稱印刷電路板孔徑、配對葉片寬度：

　　壓配合材料厚度（毫米）標稱印刷電路板孔徑（毫米）配對葉片寬度（毫米）

　　熱設計上的優(yōu)勢

　　大多數(shù)的汽車應用對于乘客艙電子組件屬于 SAE 二級 （105°C） 分類，對于發(fā)動機罩下電子組件屬于 SAE 三級 （125°C） 分類。SAE 四級 （150°C） 分類應用較為少見。

　　如果需要二次焊接，則工藝中產生的熱可造成印刷電路板以及連接的電子組件損壞。壓配合技術可以完全消除多余的熱循環(huán)，通過施力即可實現(xiàn)裝配工藝中的二次連接。

　　減排和燃油經(jīng)濟性方面的技術，以及車載電子、導航和安全功能等，都會在發(fā)動機艙內部積聚起熱量。壓配合銷提供的接口高度可靠，自然耗散熱量，與焊接接縫相比熱閾值要高得多，而故障率則較低。壓配合銷適用于從較低到極高電流的應用，不會產生焊接接縫中常見的熱積聚。

　　壓配合銷無需高溫焊接工藝，不存在裝配工藝中焊料結塊彈出的風險，也不會出現(xiàn)冷焊點和焊劑殘渣，而這些都會潛在的導致短路或印刷電路板損壞。

　　遷移到壓配合銷技術

　　在從焊接遷移到壓配合銷技術的過程中，重要的一點是要與經(jīng)驗豐富的供應商合作。很多因素都會影響到壓配合銷的阻力，其中包括材料厚度、葉片寬度和印刷電路板的 PTH 直徑等。即使鍍層直徑發(fā)生微小的變化，也會對插入力和保持力產生巨大的影響。這類變化可以決定是不斷出現(xiàn)關鍵性的故障，還是實現(xiàn)高性能的連接效果。

　　在行業(yè)標準不斷演進的過程中，壓配合銷技術所實現(xiàn)的銷間距也越來越窄，尺寸也越來越小，與逐步提高的密度、電子和電氣化的發(fā)展趨勢相適應。通過通用的壓配合技術，汽車制造商可以實現(xiàn)顯著的應用優(yōu)勢，節(jié)省印刷電路板的裝配成本，同時滿足嚴格的制造要求以及全球計劃的需求。