背板压接工艺设计技术交流

背板压接工艺设计技术交流陈祎2010.6一背板压接的基本知识交流大纲二背板压接工艺设计五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DIN41611和国际电工标准IEC60352-5。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①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②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、EyeoftheNeedle柔性压接；3）1983年：Tcompress-fitsection柔性压接；4）1980’S：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⑴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。⑵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：①柔性压接的PCB板孔不会变形，孔中的金属层不会损伤。②柔性压接要求的PCB板孔的偏差值大。③柔性压接要求的压接力小。④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⑴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。⑵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：ABCDEFGHI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⑴印制板的金属化孔镀层均匀，不得有毛刺，孔铜厚度要求25μm以上，抗剥强度不小于120N；⑵印制板孔径精度一般要求为±0.05mm；⑶印制板的最大宽度为400mm；⑷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。⑴印制板通孔：镀锡（EPT）孔径φ0.6mm0.85mm1.0mm1.49mm1.6mm裸孔0.68-0.72mm0.975-1.025mm1.125-1.175mm1.575-1.625mm1.725-1.775mm铜Min.25μmMin.25μmMin.25μmMin.25μmMin.25μm锡5-15μm5-15μm5-15μm5-15μm5-15μm镀金属通孔0.55-0.65mm0.83-0.94mm0.94-1.09mm1.39-1.54mm1.51-1.69mm二、背板压接工艺设计二、背板压接工艺设计⑵印制板通孔：镀镍/金（EPT）孔径φ0.6mm0.85mm1.0mm1.49mm1.6mm裸孔0.68-0.72mm0.975-1.025mm1.125-1.175mm1.575-1.625mm1.725-1.775mm铜Min.25μmMin.25μmMin.25μmMin.25μmMin.25μm镍2.5-5μm2.5-5μm2.5-5μm2.5-5μm2.5-5μm金0.05-0.2μm0.05-0.2μm0.05-0.2μm0.05-0.2μm0.05-0.2μm镀金属通孔0.59-0.65mm0.85-0.94mm1.0-1.09mm1.45-1.54mm1.6-1.69mm⑶印制板通孔：纯铜（EPT）孔径φ0.6mm0.85mm1.0mm1.49mm1.6mm裸孔0.68-0.72mm0.975-1.025mm1.125-1.175mm1.575-1.625mm1.725-1.775mm铜Min.25μmMin.25μmMin.25μmMin.25μmMin.25μmOSP0.12-0.15μm0.12-0.15μm0.12-0.15μm0.12-0.15μm0.12-0.15μm镀金属通孔0.57-0.65mm0.85-0.94mm1.0-1.09mm1.45-1.54mm1.6-1.69mm二、背板压接工艺设计⑷印制板通孔（Harting）1、对压接的工艺要求⑴压接模具要与连接器相对应，不能混用；⑵印制板的重复压接一般不超过三次；⑶返工时退出来的连接器不能再使用。⑷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：T≤0.5mm，T1≤0.5mm。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；R≤2°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：H≤0.2mm不合格：H＞0.2mm四、背板压接检验标准连接器倾斜合格：0＜H2＜H1≤0.2mm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：H≤0.5mm，H1≤0.5mm且H2≤0.8mm。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≤1.3mm30N＞1.3mm40N3）压接式连接器的压入力和保持力曲线。压入力和保持力（EPT)压入力和保持力（Harting)五、背板压接特性五、背板压接特性2