工艺技术-背板压接工艺设计技术交流概述(ppt 49页)

背板压接工艺设计技术交流 陈祎 2010.6 一一 背板压接的基本知识 交流大纲交流大纲 二 背板压接工艺设计 五 背板压接特性背板压接特性 三 背板压接工艺 四 背板压接检验标准 一、背板压接的基本知识 1、术语和定义 1）压接 由弹性可变形插针或刚性插针与 PCB金属化孔配合而形成的一种连接。 在插针与金属化孔之间形成紧密的接触点，靠机械连接实现电气互连。 为了形成紧密的配合， 针脚的横截面尺寸必须大于 PCB金属化孔孔径 ， 在压接过程中， 针脚横截面或金属化孔要产生变形 。压接的标准有德国 技术标准 DIN 41611和国际电工标准 IEC 60352-5。 特点： 免焊接； 过盈配合，无间隙连接； 良好的抗震性； 较低的压入力； 电路板变形小。 一、背板压接的基本知识 压接中的变形 一、背板压接的基本知识 一、背板压接的基本知识 压接条件： 压接力 针与孔有过盈 导入区 接插件 PCB 针 一、背板压接的基本知识 2）压接式连接器 有一种有特殊外形的插针，加压插入金属化通孔后就可 达到接触导通，而不需要焊接的连接器，这种连接器有两种 压接式针型：硬性插针和柔性插针。 一、背板压接的基本知识 3）硬性插针 在压接过程中不产生变形，而孔会变形的插针，也称实心插 针或刚性插针。 4）柔性插针 在压接过程中会受挤压而变形，而孔不变形的插针 。 硬性插针 柔性插针 一、背板压接的基本知识 5）平压式连接器 压接时的压入受力点是通过平压塑壳，然后再传递到插 针上的压接式连接器 。 6）针压式连接器 压接时的压入受力点在每根针的肩膀上（每根针在底部 有个小小的突起）的压接式连接器。 304-60064（ 平压式） 110-66065（ 针压式） 一、背板压接的基本知识 7）过压 特指在压接过程中，因压接行程过大，致使连接器在压 接到位后仍然受力下压，从而使连接器（或 PCB）受到损伤 的情况。轻微的会使连接器壳体变形或针体弯曲，严重的会 导致连接器报废、 PCB变形或破裂。 一、背板压接的基本知识 8）跪针 指在压接过程中，连接器的针脚未完全压入 PCB的金属 化孔，针脚的一部分在金属化孔外弯曲。 一、背板压接的基本知识 2、压接的历史 1） 1970年：硬性压接； 2） 1974年： C-press、 Eye of the Needle柔性压接； 3） 1983年： Tcom press-fit section柔性压接； 4） 1980S：应用于通信行业； 5） 1990 S：应用于通信行业和汽车行业； 6） 2000 S：大量应用于通信、汽车、机车和军事行业。 硬性压接 柔性压接 背板 一、背板压接的基本知识 3、背板的连接方式 常用的背板连接方式有绕接式连接、焊接式连接和压接式连 接三种。 绕接式连接 焊接式连接 压接式连接 一、背板压接的基本知识 4、连接器压接的种类 1）、根据压接变形的方式分：硬性压接和柔性压接 硬性压接 在压接过程中印制板的通孔变形，但连接器的插针不会变形。 柔性压接 在压接过程中连接器的插针变形，但印制板的通孔不会变形。 硬性压接区 柔性压接区 一、背板压接的基本知识 （ 3）柔性压接的优点 背板压接一般采用柔性压接方式，与硬性压接相比，柔性压 接具有以下优点： 柔性压接的 PCB板孔不会变形，孔中的金属层不会损伤。 柔性压接要求的 PCB板孔的偏差值大。 柔性压接要求的压接力小。 柔性压接的插针可在同一孔中多次压入和拔出（最多 3次）。 一、背板压接的基本知识 2）、根据连接器的结构分：平压和针压 平压：适用于平压式连接器，压接时只能采用平压式模具 进行压接，如 用针压式的模具压接，有可能会损坏针的结 构。 平压式模具结构简单，价格便宜， 容易对位，压接方 便，但要注意连接器的安装方向。 针压：适用于针压式连接器，压接时只能采用针压式模具 进行压接，如 用平压式的模具压接，针会被顶出。 针压式模 具结构复杂，价格贵，压接时 不容易对位。 平压模 针压模 一、背板压接的基本知识 5、压接工艺的优点 背板压接工艺较焊接工艺有以下优点： 1）在电路板和连接器上无热应力 ； 2）没有影响连接器可靠连接的焊接气体和焊剂残渣，环保； 3）无焊接点短路、虚焊等缺陷； 4）连接器可以不需要螺纹固定； 5）确定的接触阻抗（良好的高频特性）； 6）快速和简单的装配工艺 ； 7）连接器易于更换，维修方便； 8）纯压接的电路板不必清洗； 9）非破坏快速检查。 一、背板压接的基本知识 6、压接区的结构 1）压接区的结构类型 不同厂家生产的压接式连接器，其压接区的结构也不一样， 采用的结构有以下几种： A B C D E F G H I 一、背板压接的基本知识 2）常用的压接区的结构 二、背板压接工艺设计 1、压接的优势 设计 工艺 性能 可靠性 成本低 生产效率高 维修方便 接触性好 散热性好 可靠性高 二、背板压接工艺设计 2、压接的可靠性 二、背板压接工艺设计 3、对印制板的一般设计要求 印制板的金属化孔镀层均匀，不得有毛刺，孔铜厚度要 求 25m以上，抗剥强度不小于 120N； 印制板孔径精度一般要求为 0.05mm； 印制板的最大宽度为 400 mm； 印制板上的元器件与连接器的间距要求大于 5mm。 二、背板压接工艺设计 4、对印制板的通孔设计要求 一个高质量的压接式连接的决定因素不仅仅是在允许公差范围内镀 金通孔的最终尺寸，还在于正确的孔结构，孔径和铜锡镀层的厚度必须 符合压接要求。 印制板通孔：镀锡 （ EPT） 孔径 0.6 mm 0.85 mm 1.0 mm 1.49 mm 1.6 mm 裸孔 0.68-0.72mm 0.975-1.025mm 1.125-1.175mm 1.575-1.625mm 1.725-1.775mm 铜 Min.25m Min.25m Min.25m Min.25m Min.25m 锡 5-15m 5-15m 5-15m 5-15m 5-15m 镀 金属通孔 0.55-0.65mm 0.83-0.94mm 0.94-1.09mm 1.39-1.54mm 1.51-1.69mm 二、背板压接工艺设计 二、背板压接工艺设计 印制板通孔：镀镍 /金 （ EPT） 孔径 0.6 mm 0.85 mm 1.0 mm 1.49 mm 1.6 mm 裸孔 0.68-0.72mm 0.975-1.025mm 1.125-1.175mm 1.575-1.625mm 1.725-1.775mm 铜 Min.25m Min.25m Min.25m Min.25m Min.25m 镍 2.5-5m 2.5-5m 2.5-5m 2.5-5m 2.5-5m 金 0.05-0.2m 0.05-0.2m 0.05-0.2m 0.05-0.2m 0.05-0.2m 镀 金属通 孔 0.59-0.65mm 0.85-0.94mm 1.0-1.09mm 1.45-1.54mm 1.6-1.69mm 印制板通孔：纯铜 （ EPT） 孔径 0.6 mm 0.85 mm 1.0 mm 1.49 mm 1.6 mm 裸孔 0.68-0.72mm 0.975-1.025mm 1.125-1.175mm 1.575-1.625mm 1.725-1.775mm 铜 Min.25m Min.25m Min.25m Min.25m Min.25m OSP 0.12-0.15m 0.12-0.15m 0.12-0.15m 0.12-0.15m 0.12-0.15m 镀 金属通孔 0.57-0.65mm 0.85-0.94mm 1.0-1.09mm 1.45-1.54mm 1.6-1.69mm 二、背板压接工艺设计 印制板通孔 （ Harting） 1、对压接的工艺要求 压接模具要与连接器相对应，不能混用； 印制板的重复压接一般不超过三次； 返工时退出来的连接器不能再使用。 平压模和针压模不能混用。 三、背板压接工艺 三、背板压接工艺 2、对背板工艺审查的要求 1）背板采用何种工艺？ 采用焊接工艺还是采用压接工艺？推荐采用压接工艺，特别是大板。 2）压接工艺必须对印制板提出特殊要求。 提出印制板孔铜厚度和孔径精度要求。 3）压接工艺需确认连接器压接方式。 确认是平压连接器还是针压连接器。 4）是否有压接模具？ 常用的连接器有压接模具，新连接器要考虑模具。 5）审查印制板的尺寸 印制板的尺寸是否超出压接的最大板面尺寸。 6）审查元器件的布局 有些背板上还有元器件，它的布局是否影响压接，元件与连接器的间 距是否满足压接要求。 7）考虑背板生产工艺流程 背板的布局是否有利于生产，工艺流程是否简单。 三、背板压接工艺 3、压接设备 压接设备有手动压接机、半自动压接机和全自动压接机，目 前使用的是半自动压接机 。 手动压接机 半自动压接机 全自动压接机 三、背板压接工艺 4、压接模具 压接模具有压接上模和压接下模，压接上模分为平压模和针压模 。 1）压接上模 2）压接 下模 三、背板压接工艺 5、压接需考虑的因素 1）压接针：类型、尺寸、镀层等。 2） PCB孔：尺寸、精度、镀层。 3）压接设备：自动压接、半自动压接、手动压接。 4）工装：压接模具、返修工装。 三、背板压接工艺 6、压接制造过程 将装有插座的印制板放于压接台面上，使要压接的插座正对 着下模，上模用一个平压模（平压式插座）或一个针压模 （针压式插座），调整好压接高度和压接气压，控制手柄将 插针压入印制板通孔中。 三、背板压接工艺 7、针的压入过程 压接前针的对中 压接过程中 压接完成 8、修复能力 下图是拔出整个 C型插座的原理。所用拔出工具上有不同深度的孔，用来 导引不同长度的插头。工具的另外一端由平板从下方支撑在绝缘器的较低 部分上，从而可以承受拔出力，并使工具不与印制电路板表面相碰。 三、背板压接工艺 四、背板压接检验标准 1、 检验时应注意连接器的型号规格、安装位置及安装方向。 2、连接器塑胶壳体良好，无破损、变形、裂纹和裂缝现象， 插针不得有退出现象。 3、印制板无损伤和变形。 4、 连接器压接后不得松动。 5、 连接器压接的其它检验标准如下表所示。 四、背板压接检验标准 检验项 目 图 例 检验标 准 焊盘 开裂或 翘 起 合格： 焊盘 无裂 纹 和起 翘 。 不合格： 焊盘 开裂和 翘 起。 锈蚀 和氧化 合格： 针 体表面光滑平整，无 锈蚀 氧化 ； 针 体表面 镀层 无 翘 起、无剥落； 针 体表面 镀层 金属色 泽 均匀，无 发 黑、 变 色 现 象。 不合格： 针 体表面 锈蚀 氧化， 镀层 金属 翘 起或剥落； 针 体表面 镀层 金属有 发 黑、 变 色 现 象。 四、背板压接检验标准 针 体高度 合格： T0.5mm， T10.5mm。 不合格： T 0.5mm 或 T1 0.5mm。 针 体 损伤 合格： 针 体无 损伤 和 变 形； 针 体有 损伤 ，但 损 伤 区域的面 积 不超 过针 体表面的 20； 损伤 的深度不超 过针 体厚度 /宽 度的 20。 不合格： 针 体呈蘑菇状； 针 体有 损伤 ， 损伤 区域的 面 积 超 过针 体表面的 20； 针 体有 损伤 ， 损伤 的深度超 过针 体厚度 /宽 度的 20%。 四、背板压接检验标准 插 针 弯 曲和扭 曲 合格： 无 针 体弯曲和扭曲； R2或在 倾 斜方向上不超 过针 体 宽 度的 50%（二者 中取 较 小 值 ）。 不合格： 有 针 体弯曲和扭曲； R2或在 倾 斜方向上超 过 针 体 宽 度的 50%。 四、背板压接检验标准 连 接器 过压 说 明： H0为压 接前 连 接器的 原始 宽 度， H为压 接后 连 接器 的 宽 度 合格： H0-H 0.5mm 不合格： H0-H 0.5mm 压 接 间 隙 合格： H0.2mm 不合格： H 0.2mm 四、背板压接检验标准 连 接器 倾 斜 合格： 0 H2 H10.2mm 不合格： H 0.2mm 四、背板压接检验标准 跪 针 合格： 无跪 针 ，所有 针 脚排列 整 齐 、清晰可 见 ， 连 接器 无偏移。 不合格： 因跪 针 而使 连 接器偏移 ， 针 脚排列不整 齐 ，有个 别针 脚不可 见 。 四、背板压接检验标准 出脚 长 度 合格： 连 接器 针 脚全部透 过 PCB压 接孔， 无不出脚，出脚 长 度 1.5mm。 针 脚 高度差符合： H0.5mm， H10.5mm 且 H20.8mm。 不合格： 连 接器 针 脚未全部透 过 PCB压 接孔 ，有不出脚 现 象； 针 脚高度差： H 0.5mm或 H1 0.5mm或 H2 0.8mm。 少 针 和断 针 合格： 所有 针 体完整，无少 针 、断 针 。 不合格： 有少 针 、断 针现 象。 四、背板压接检验标准 金属化孔 镀层 合格： 金属化孔的 镀层 不得破坏； 电镀 通 孔 边缘 不得有 锡镀层 或 长 条状 锡块 。 不合格： 金属化孔的 镀层 破坏； 电镀 通孔 边缘 有 锡镀层 或 长 条状 锡块 。 多个 连 接器 压 接 合格： 连 接器排列整 齐 ，成一直 线 ，偏移 量不超 过 0.3mm。 不合格： 连 接器排列不整 齐 ，不在一直 线 上 ，偏移量超 过 0.3mm。 五、背板压接特性 1、压入力和保持力 1）每根插针的有效压入力最好不要超过 150N； 2） 德国工业标准 41611中规定了连接器插针的最小保持力要 求 。 针对 角 线长 度或直径 最小保持力 1.3mm 30N 1.3mm 40N 3） 压接式连接器的压入力和保持力曲线