PCB連接器壓接工藝探索與實(shí)踐（標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范詳解）

摘要： 介紹連接器壓接技術(shù)的概念和特點(diǎn)，比較壓接與焊接的特點(diǎn)及優(yōu)勢(shì)。對(duì)連接器壓接方式進(jìn)行了歸類(lèi)。結(jié)合產(chǎn)品背板上連接器的特點(diǎn)，對(duì)壓接原理、壓接質(zhì)量保證因素、壓接過(guò)程以及壓接檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行闡述，實(shí)現(xiàn)連接器壓接工藝操作方案。

關(guān)鍵詞： 連接器 ;壓接 ;工藝

連接器壓接技術(shù)是將彈性可變形插針或硬性插針與 PCB 金屬化孔配合而形成的一種連接，在插針與金屬化孔之間形成緊密的接觸點(diǎn)，靠機(jī)械連接實(shí)現(xiàn)電氣互連。隨著電子產(chǎn)品的不斷發(fā)展，產(chǎn)品的一致性和高密度化要求越來(lái)越高。對(duì)于細(xì)間距，多排插針的小型連接器，以往的焊接技術(shù)已無(wú)法完成，由于壓接工藝具有很高的可靠性和易操作性 , 壓接技術(shù)被廣泛接受和使用。

1.連接器壓接與焊接工藝性能比較

焊接技術(shù)是指采用錫合金焊料，在一定的溫度下熔化，通過(guò)金屬焊件與焊料的原子或分子間的相互擴(kuò)散作用，結(jié)合形成金屬間化合物，從而把焊接件與被焊件連接在一起的技術(shù)，這種連接方式具有良好的導(dǎo)電性能，是電子裝聯(lián)中最為常用的技術(shù)。壓接連接技術(shù)是將彈性可變形或?qū)嵭牡牟遽樐_加壓插入印制電路板的金屬化孔形成的連接。與焊接技術(shù)相比，壓接連接的特點(diǎn)及優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)在：1)PCB上無(wú)熱應(yīng)力產(chǎn)生 ;2)無(wú)影響可靠連接的焊劑殘?jiān)?、錫珠等導(dǎo)電物質(zhì) ;3)無(wú)焊接中常見(jiàn)的虛焊、短路、透錫不良現(xiàn)象;4)連接器壓接后，一般無(wú)需再用螺釘與 PCB 固定 ;5)使用長(zhǎng)插針連接器壓接時(shí)，PCB 背后伸出的針腳可作為背面插針，實(shí)現(xiàn)雙面連接;6)有確定的接觸阻抗和良好的高頻性能 ;7)壓接效率高且成本低;8)有良好的可維修性 ;9)壓接后免清洗，成本降低，環(huán)保安全。

2.壓接式連接器類(lèi)型

壓接式連接器有特殊的外形，加壓插入金屬化孔后就可達(dá)到接觸導(dǎo)通，而不需要焊接，這種壓接式針型有兩種：硬性和柔性插針。硬性插針即實(shí)心的插針腳，是針在壓接過(guò)程中不產(chǎn)生變形，而 PCB金屬化孔會(huì)變形 ;柔性插針即彈性可變形插針腳，是針在壓接時(shí)受擠壓會(huì)變形，而金屬化孔不變形。兩種壓接式針型如圖 1 所示。

西安工業(yè)集團(tuán)西安鐵路信號(hào)有限責(zé)任公司(以下簡(jiǎn)稱(chēng)公司)所用連接器為柔性插針。以產(chǎn)品背板壓接為代表的PCB 元器件壓接工藝，具有其高速、柔性、加工方便的特點(diǎn)。

3.壓接原理

連接器插針壓接時(shí)，在插針的金屬部分和其他金屬之間產(chǎn)生類(lèi)似于原子熔融狀態(tài)而使金屬連成一體。通過(guò)金屬相互之間壓接，保持連接的電氣和力學(xué)性能。當(dāng)插針受到壓力時(shí)，插針和金屬孔壁之間產(chǎn)生非常大的擠壓力，使插針和金屬孔壁同時(shí)受外力而發(fā)生塑性變形，保持緊密接觸。當(dāng)壓力消失后，插針的彈性恢復(fù)原狀，產(chǎn)生對(duì)金屬孔壁的壓力而形成電接觸。壓接原理如圖 2 所示。

4.壓接質(zhì)量保證因素

結(jié)合公司產(chǎn)品背板所用到的連接器、壓接設(shè)備、壓接工裝、壓接壓力、連接器插針與金屬化孔的匹配性，具體介紹背板連接器壓接的實(shí)現(xiàn)過(guò)程，任何一種因素出現(xiàn)問(wèn)題，都可能導(dǎo)致連接器和 PCB 的損壞。

4.1背板所用連接器

背板所用連接器種類(lèi)，如圖 3 所示。

4.2壓接設(shè)備

公司所用壓接設(shè)備為手動(dòng)壓力機(jī)，如圖 4 所示。由于此設(shè)備比較老舊，調(diào)節(jié)行程比較麻煩，耗時(shí)相對(duì)較長(zhǎng)，并且背板上連接器高低不一，每壓接一種連接器就要調(diào)節(jié)壓力機(jī)的行程。因此制作不同厚度的上壓模來(lái)適應(yīng)不同高度的連接器，使背板上所有連接器壓接高度統(tǒng)一，壓接行程一致，解決了來(lái)回調(diào)整設(shè)備壓接行程問(wèn)題，方便生產(chǎn)操作性。

4.3壓接工裝

壓接連接器應(yīng)有壓接工裝來(lái)保證。壓接工裝有壓接上模和壓接下模，壓接上模分為平壓模和針壓模。自制壓接工裝如圖5、6 所示。壓接下模采用與所壓接印制板相同的電路板作為壓接下模的簡(jiǎn)易工裝，同時(shí)將壓接下模的連接器對(duì)應(yīng)的壓接孔擴(kuò)大0.5 倍，以利于連接器插針通過(guò)，防止將插針壓彎變形，使連接器壓不到位而報(bào)廢。

4.4壓接壓力

壓接壓力在壓接過(guò)程中起主要作用。壓接壓力由壓接設(shè)備決定，手動(dòng)壓力機(jī)通過(guò)調(diào)節(jié)壓力機(jī)行程來(lái)保證。壓力機(jī)的壓接頭工作時(shí)最低距工作臺(tái)面距離，為所壓接的 PCB 厚度、連接器高度、上壓模、下壓模厚度之和，通過(guò)多次試驗(yàn)確定壓力來(lái)保證壓接質(zhì)量。過(guò)小的壓力不能將連接器壓入 PCB 金屬化孔中，過(guò)大的壓力會(huì)使連接器變形，甚至損壞壓接連接器塑殼或 PCB 金屬化孔。

4.5連接器插針與金屬化孔匹配

PCB 金屬化孔徑與連接器插針的匹配在設(shè)計(jì)時(shí)需要特別考慮，它將影響壓接的電氣性能和機(jī)械性能，具體可參考連接器使用說(shuō)明。

4.6壓接過(guò)程

將所要壓接的PCB 放于下壓模上，對(duì)齊孔位后用定位銷(xiāo)固定，扳動(dòng)快速夾夾緊。然后將裝好下壓模的印制板放在壓接臺(tái)面上，插裝連接器，根據(jù)連接器選擇相應(yīng)的上模，上模用平壓模(平壓式連接器)或針壓模(針壓式連接器)，調(diào)整好壓接行程，鎖緊壓力機(jī)調(diào)整螺栓，轉(zhuǎn)動(dòng)手柄將連接器插針壓入PCB 金屬化孔中。如圖 7、8、9 所示。同時(shí)觀察連接器與印制板之間的縫隙，在沒(méi)有縫隙的情況下，表示壓接成功。

壓接時(shí)需要注意幾點(diǎn)：1)壓接模具選用與所壓接連接器相對(duì)應(yīng)，模具之間不能混用;2)PCB上金屬化孔重復(fù)壓接一般不超過(guò) 3次;3)返工時(shí)退出來(lái)的連接器不能再使用。

5.壓接質(zhì)量檢驗(yàn)

壓接檢驗(yàn)是保證壓接質(zhì)量的必要環(huán)節(jié)，壓接檢驗(yàn)有壓接前檢驗(yàn)和壓接后檢驗(yàn)。壓接前檢驗(yàn)是為了篩選出不合格的連接器，以防不合格的連接器用到產(chǎn)品中。壓接后檢驗(yàn)是為了保證壓接后連接器能夠和所配合連接器順利嚙合。

檢驗(yàn)時(shí)應(yīng)注意連接器的型號(hào)、安裝位置和安裝方向。連接器塑膠殼體良好，無(wú)破損、變形、裂紋和裂縫現(xiàn)象，插針不得有未壓進(jìn)或壓不到位現(xiàn)象。印制板無(wú)損傷和變形。連接器壓接后不能有松動(dòng)，連接器塑殼平面要與 PCB 面貼合。連接器標(biāo)準(zhǔn)壓接及故障判別如圖 10 所示。

6.結(jié)束語(yǔ)

隨著電子產(chǎn)品的迅猛發(fā)展，對(duì)電子裝聯(lián)可靠性的要求越來(lái)越高，壓接的連接方式具有其特有的優(yōu)勢(shì)。掌握壓接工藝，確定相應(yīng)的實(shí)現(xiàn)方法，形成優(yōu)化的操作方案，可確保連接的可靠性，對(duì)提高產(chǎn)品可靠性，降低生產(chǎn)成本，具有十分重要的意義。由于鐵路產(chǎn)品為高可靠性產(chǎn)品，并且壓接技術(shù)在各類(lèi)產(chǎn)品中不斷廣泛使用，優(yōu)化改進(jìn)壓接設(shè)備、壓接工裝以及壓接方法尤為重要。下一步將調(diào)研先進(jìn)的壓接設(shè)備，制作正規(guī)化的壓接工裝，制定量化的插針壓接力，進(jìn)一步提高連接器壓接精度及壓接的可靠性 , 為高可靠環(huán)境中信號(hào)的控制與傳輸提供有力保證。