Document tehnic: Noțiuni de bază privind tehnica de presare
ZONA DE PRESARE CA ALTERNATIVĂ ROBUSTĂ LA TEHNICA DE LIPIRE
INTRODUCERE
De la introducerea sa în domeniul telecomunicațiilor, tehnologia de presare s-a transformat într-o tehnologie-cheie consacrată în industria electronică auto și industrială. Având în vedere tendințele actuale, precum electrificarea, conducerea autonomă și Industria 4.0, cerințele privind fiabilitatea și durabilitatea sistemelor de conectare sunt în continuă creștere.
În special în medii de utilizare dure, cu vibrații, schimbări de temperatură, umiditate și solicitări mecanice, tehnologia de presare convinge prin siguranța ridicată a procesului și stabilitatea pe termen lung. În ciuda diferitelor modele de zone de presare, toate soluțiile urmăresc același obiectiv: o conexiune durabilă, rezistentă mecanic și fiabilă din punct de vedere electric între placa de circuit imprimat și contact.
Acest lucru se realizează prin proiectarea zonei de presare mai mare decât orificiul plăcii de circuit imprimat și prin presarea acesteia cu o forță definită. Astfel se creează o conexiune etanșă la gaz, stabilă din punct de vedere electric și rezistentă mecanic, cu o rezistență de contact constant scăzută.
În special în medii de utilizare dure, cu vibrații, schimbări de temperatură, umiditate și solicitări mecanice, tehnologia de presare convinge prin siguranța ridicată a procesului și stabilitatea pe termen lung. În ciuda diferitelor modele de zone de presare, toate soluțiile urmăresc același obiectiv: o conexiune durabilă, rezistentă mecanic și fiabilă din punct de vedere electric între placa de circuit imprimat și contact.
Acest lucru se realizează prin proiectarea zonei de presare mai mare decât orificiul plăcii de circuit imprimat și prin presarea acesteia cu o forță definită. Astfel se creează o conexiune etanșă la gaz, stabilă din punct de vedere electric și rezistentă mecanic, cu o rezistență de contact constant scăzută.
NOȚIUNI DE BAZĂ
În cazul tehnicii de presare, se realizează o conexiune electrică între conector și placa de circuit imprimat prin presarea unui pin de conector într-un orificiu metalizat al plăcii.
Tehnica de presare se bazează pe un principiu simplu:
secțiunea transversală a zonei de presare a unui pin de contact are o diagonală mai mare decât orificiul metalizat al plăcii de circuit imprimat. Deformarea care apare la presare este absorbită de zona flexibilă a pinului de contact, astfel încât manșonul plăcii de circuit imprimat este deformat doar ușor. În acest fel, între pinul de contact și orificiul metalizat al plăcii de circuit imprimat se formează o sudură la rece: o conexiune etanșă la gaze, rezistentă la coroziune, cu impedanță redusă și conductivitate electrică ridicată. Aceasta rămâne stabilă pe termen lung chiar și în cazul solicitărilor mecanice și termice ridicate – precum vibrațiile, îndoirea și schimbările bruște de temperatură.
Recomandăm monitorizarea procesului în timpul operațiunii de presare. Analizele forță-deplasare, precum și sistemele bazate pe camere permit o evaluare fiabilă a calității conexiunii.
Pe lângă tehnica de presare consacrată cu zona noastră de presare Tcom press®, ept oferă și alte tehnologii de conectare, cum ar fi contactele de trecere lipite, THR sau SMT – fiecare adaptată aplicației respective.
Tehnica de presare se bazează pe un principiu simplu:
secțiunea transversală a zonei de presare a unui pin de contact are o diagonală mai mare decât orificiul metalizat al plăcii de circuit imprimat. Deformarea care apare la presare este absorbită de zona flexibilă a pinului de contact, astfel încât manșonul plăcii de circuit imprimat este deformat doar ușor. În acest fel, între pinul de contact și orificiul metalizat al plăcii de circuit imprimat se formează o sudură la rece: o conexiune etanșă la gaze, rezistentă la coroziune, cu impedanță redusă și conductivitate electrică ridicată. Aceasta rămâne stabilă pe termen lung chiar și în cazul solicitărilor mecanice și termice ridicate – precum vibrațiile, îndoirea și schimbările bruște de temperatură.
Recomandăm monitorizarea procesului în timpul operațiunii de presare. Analizele forță-deplasare, precum și sistemele bazate pe camere permit o evaluare fiabilă a calității conexiunii.
Pe lângă tehnica de presare consacrată cu zona noastră de presare Tcom press®, ept oferă și alte tehnologii de conectare, cum ar fi contactele de trecere lipite, THR sau SMT – fiecare adaptată aplicației respective.
AVANTAJELE TEHNICII DE PRESARE
Tehnica de presare oferă numeroase avantaje față de tehnica tradițională de lipire din punct de vedere calitativ, economic, funcțional și ecologic. Aceasta se remarcă prin fiabilitate și rezistență mecanică foarte ridicate și este deosebit de rezistentă la șocuri și vibrații. În plus, se evită defectele tipice, precum punctele de lipire reci sau scurtcircuitele.
Din punct de vedere economic, tehnica de presare convinge prin posibilitatea de reparare și asamblarea eficientă din punct de vedere al costurilor. Din punct de vedere funcțional, aceasta permite o prelucrare sigură a procesului fără solicitări termice asupra plăcii de circuit imprimat, protejând astfel componentele. În același timp, contactele conectorului rămân fără staniu de lipit.
Mai mult, tehnica de presare oferă avantaje ecologice, deoarece nu se produc vapori de lipit sau reziduuri de flux și se poate renunța la procesele suplimentare de curățare. Astfel, aceasta îndeplinește cerințele și directivele de mediu actuale, precum RoHS și WEEE.
Din punct de vedere economic, tehnica de presare convinge prin posibilitatea de reparare și asamblarea eficientă din punct de vedere al costurilor. Din punct de vedere funcțional, aceasta permite o prelucrare sigură a procesului fără solicitări termice asupra plăcii de circuit imprimat, protejând astfel componentele. În același timp, contactele conectorului rămân fără staniu de lipit.
Mai mult, tehnica de presare oferă avantaje ecologice, deoarece nu se produc vapori de lipit sau reziduuri de flux și se poate renunța la procesele suplimentare de curățare. Astfel, aceasta îndeplinește cerințele și directivele de mediu actuale, precum RoHS și WEEE.
DEZAVANTAJELE TEHNICII DE PRESARE
În ciuda numeroaselor sale avantaje, tehnica de presare prezintă și câteva limitări în comparație cu tehnica de lipire. Aceasta impune cerințe ridicate în ceea ce privește calitatea plăcilor de circuit imprimat, în special în privința diametrului orificiilor și a toleranțelor, și necesită scule și echipamente speciale, ceea ce duce la costuri de investiție mai mari.
În plus, în timpul procesului de presare apar solicitări mecanice care, în cazul unei utilizări necorespunzătoare, pot provoca deteriorări. De asemenea, miniaturizarea este parțial limitată în comparație cu tehnica de lipire.
În plus, în timpul procesului de presare apar solicitări mecanice care, în cazul unei utilizări necorespunzătoare, pot provoca deteriorări. De asemenea, miniaturizarea este parțial limitată în comparație cu tehnica de lipire.
CRITERII DE SELECȚIE PENTRU TEHNICA DE PRESARE
O conexiune prin presare fiabilă se bazează pe interacțiunea optimă a mai multor caracteristici de calitate. Factorii decisivi în acest sens sunt, în special, proiectarea zonei de presare, aplicația specifică, proprietățile plăcii de circuit imprimat, precum și procesul de fabricație.
Numai atunci când acești factori sunt coordonați între ei, tehnica de presare își poate dezvălui întregul potențial și poate asigura o conexiune stabilă pe termen lung, rezistentă la solicitări mecanice și sigură din punct de vedere electric.
Numai atunci când acești factori sunt coordonați între ei, tehnica de presare își poate dezvălui întregul potențial și poate asigura o conexiune stabilă pe termen lung, rezistentă la solicitări mecanice și sigură din punct de vedere electric.
I. Criterii de selecție a plăcii de circuit imprimat
Tabelul compară diferite suprafețe ale plăcilor de circuit imprimat din punct de vedere al grosimii stratului și al compatibilității cu tehnica de presare.
| Suprafață | |||||
| Imersie Sn | ENIG | Imersie Ag | OSP | HAL fără plumb | |
| Grosimea stratului | 0,8 până la 0,2 µm | 5 µm Ni 0,1 µm Au | 0,1 - 0,2 µm | 0,1 - 0,5 µm | <5 - 50 µm |
| Adecvare pentru tehnica de presare | foarte bună | condiționat* | condiționat* | bun | condiționat* |
Stingherea prin imersie este cea mai potrivită, OSP este considerată o opțiune bună, în timp ce ENIG, argintul prin imersie și HAL fără plumb sunt potrivite doar în anumite condiții – în funcție de aplicație.
În plus, sunt prezentate zonele tipice de presare, care constau de obicei din staniu sau aliaje de staniu pe un strat de nichel. În ansamblu, broșura arată clar că alegerea suprafeței are o influență decisivă asupra calității și fiabilității tehnicii de presare și trebuie făcută cu atenție, în funcție de aplicație.
În plus, sunt prezentate zonele tipice de presare, care constau de obicei din staniu sau aliaje de staniu pe un strat de nichel. În ansamblu, broșura arată clar că alegerea suprafeței are o influență decisivă asupra calității și fiabilității tehnicii de presare și trebuie făcută cu atenție, în funcție de aplicație.
II. Criterii de selecție a zonei de presare
În zona de presare sunt posibile următoarele finisaje: straturi mate de staniu, staniu-plumb, argint-staniu sau staniu-argint, precum și straturi de indiu, toate aplicate pe un strat de nichel.
| Suprafețe | ||
| 0,30 - 1,50 µm Sn mat | peste | 1 - 3 µm Ni mat |
| 0,30 - 1,50 µm SnPb 92/8 - 97/3 mat | peste | 1 - 3 µm Ni mat |
| 0,35 - 1,50 µm AgSn sau SnAg | peste | 1 - 3 µm Ni mat |
| 0,30 - 1,50 µm In | peste | 1 - 3 µm Ni mat |
Suprafața adecvată este esențială pentru o îmbinare prin presare fiabilă. Aceasta influențează forțele de presare și trebuie să se deformeze plastic sub sarcină, fără a se deteriora. În același timp, asigură un contact electric stabil, protejează împotriva coroziunii și reduce rezistențele de contact. De asemenea, un strat de acoperire adecvat contribuie la prevenirea deteriorării plăcii de circuit imprimat și la garantarea unui proces sigur și reproductibil.
STRUCTURA GĂURII
Pentru a obține o îmbinare prin presare de înaltă calitate, în procesul de fabricație a plăcilor de circuit imprimat trebuie să se acorde o atenție specială diametrului găurii inițiale, diametrului găurii finale, grosimii manșonului de cupru și suprafeței plăcii de circuit imprimat.
Structura corectă a orificiului este decisivă, deoarece influențează direct stabilitatea mecanică și fiabilitatea electrică a conexiunii. Numai în cazul unor dimensiuni corespunzătoare ale orificiului și manșonului se obține ajustarea necesară prin presare, care asigură o fixare sigură și un contact constant. Abaterile pot duce la forțe de presare prea mari, la deteriorarea contactelor de trecere sau la un contact insuficient. În plus, o structură adecvată a orificiului contribuie la compensarea toleranțelor de fabricație și la asigurarea unei calități constante a procesului.
Structura orificiului prezentată în continuare reprezintă un exemplu de execuție.
Structura corectă a orificiului este decisivă, deoarece influențează direct stabilitatea mecanică și fiabilitatea electrică a conexiunii. Numai în cazul unor dimensiuni corespunzătoare ale orificiului și manșonului se obține ajustarea necesară prin presare, care asigură o fixare sigură și un contact constant. Abaterile pot duce la forțe de presare prea mari, la deteriorarea contactelor de trecere sau la un contact insuficient. În plus, o structură adecvată a orificiului contribuie la compensarea toleranțelor de fabricație și la asigurarea unei calități constante a procesului.
Structura orificiului prezentată în continuare reprezintă un exemplu de execuție.
| Material LP | FR4 | |
| Diametru nominal | Ø 1,0 mm | |
| A | Grosimea plăcii de circuit imprimat | min. 1,44 mm |
| B | Gaură finală | Ø 1,0 +0,09 / -0,06 mm |
| C | Gaură de bază | 1,15 ±0,025 mm |
| D | Strat de Cu | min. 25 µm |
| E | Suprafață | Strat chimic de Sn, 0,5 – 1,5 µm |
| F | Inel rezidual | min. 0,1 mm |
PREPARARE
Pentru o conexiune fiabilă din punct de vedere mecanic și electric pe termen lung, este esențial un proces de presare controlat. Este absolut necesară utilizarea unei matrițe superioare și a unui suport de fixare.
Matrița superioară transmite forța presei asupra contactului, în timp ce suportul de fixare susține placa de circuit imprimat și o protejează împotriva tensiunilor mecanice. În funcție de conector, se utilizează scule plate sau în formă de pieptene.
Dacă sculele nu sunt perfect adaptate una la cealaltă, pot acționa forțe nedorite asupra plăcii de circuit imprimat și pot deteriora componentele deja montate. Forța de presare trebuie preluată în totalitate de scula inferioară.
Plăcile de circuit imprimat cu conectori presați nu trebuie încălzite la peste 125 °C.
Matrița superioară transmite forța presei asupra contactului, în timp ce suportul de fixare susține placa de circuit imprimat și o protejează împotriva tensiunilor mecanice. În funcție de conector, se utilizează scule plate sau în formă de pieptene.
Dacă sculele nu sunt perfect adaptate una la cealaltă, pot acționa forțe nedorite asupra plăcii de circuit imprimat și pot deteriora componentele deja montate. Forța de presare trebuie preluată în totalitate de scula inferioară.
Plăcile de circuit imprimat cu conectori presați nu trebuie încălzite la peste 125 °C.
Concluzie
Tehnica de presare reprezintă o alternativă performantă și durabilă la tehnica clasică de lipire. Aceasta se remarcă prin siguranța ridicată a procesului, stabilitatea mecanică excelentă și o conexiune electrică fiabilă pe termen lung – chiar și în condiții de utilizare exigente.
Mai ales în contextul electrificării crescânde, al densităților de putere tot mai mari și al cerințelor tot mai stricte privind robustețea și durata de viață, tehnica de presare oferă avantaje decisive. O condiție prealabilă pentru o performanță optimă este însă interacțiunea precisă dintre zona de presare, placa de circuit imprimat și procesul de prelucrare.
Un factor esențial de succes este alegerea unei zone de presare proiectate optim. Zonele de presare ale ept GmbH – în special tehnologia Tcom press® – se caracterizează printr-un comportament de presare foarte ușor de controlat, o solicitare redusă a plăcilor de circuit imprimat și o stabilitate ridicată a ferestrei de proces. Astfel, se minimizează deteriorarea contactelor de trecere și se asigură contacte electrice stabile pe termen lung. În plus, geometria zonei de presare ept permite o prelucrare fiabilă chiar și în cazul toleranțelor strânse și al structurilor complexe ale plăcilor de circuit imprimat.
În calitate de specialist cu experiență în tehnologia de conectare, ept GmbH oferă soluții personalizate în domeniul tehnologiei de presare. Cu tehnologii inovatoare, precum zona de presare Tcom press®, cunoștințe aprofundate privind aplicațiile și o competență ridicată în producție, ept își sprijină clienții în realizarea de soluții de conectare fiabile și economice pentru aplicații exigente.
Mai ales în contextul electrificării crescânde, al densităților de putere tot mai mari și al cerințelor tot mai stricte privind robustețea și durata de viață, tehnica de presare oferă avantaje decisive. O condiție prealabilă pentru o performanță optimă este însă interacțiunea precisă dintre zona de presare, placa de circuit imprimat și procesul de prelucrare.
Un factor esențial de succes este alegerea unei zone de presare proiectate optim. Zonele de presare ale ept GmbH – în special tehnologia Tcom press® – se caracterizează printr-un comportament de presare foarte ușor de controlat, o solicitare redusă a plăcilor de circuit imprimat și o stabilitate ridicată a ferestrei de proces. Astfel, se minimizează deteriorarea contactelor de trecere și se asigură contacte electrice stabile pe termen lung. În plus, geometria zonei de presare ept permite o prelucrare fiabilă chiar și în cazul toleranțelor strânse și al structurilor complexe ale plăcilor de circuit imprimat.
În calitate de specialist cu experiență în tehnologia de conectare, ept GmbH oferă soluții personalizate în domeniul tehnologiei de presare. Cu tehnologii inovatoare, precum zona de presare Tcom press®, cunoștințe aprofundate privind aplicațiile și o competență ridicată în producție, ept își sprijină clienții în realizarea de soluții de conectare fiabile și economice pentru aplicații exigente.