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。對連接器壓接方式進(jìn)行了歸類。結(jié)合產(chǎn)品背板上連接器的特點(diǎn)，對壓接原理、壓接質(zhì)量保證因素、壓接過程以及壓接檢驗(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越高。對于細(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)勢體現(xiàn)在：1)PCB上無熱應(yīng)力產(chǎn)生 ;2)無影響可靠連接的焊劑殘渣、錫珠等導(dǎo)電物質(zhì) ;3)無焊接中常見的虛焊、短路、透錫不良現(xiàn)象;4)連接器壓接后，一般無需再用螺釘與 PCB 固定 ;5)使用長插針連接器壓接時，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，是針在壓接過程中不產(chǎn)生變形，而 PCB金屬化孔會變形 ;柔性插針即彈性可變形插針腳，是針在壓接時受擠壓會變形，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)西安鐵路信號有限責(zé)任公司(以下簡稱公司)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，在插針的金屬部分和其他金屬之間產(chǎn)生類似于原子熔融狀態(tài)而使金屬連成一體。通過金屬相互之間壓接，保持連接的電氣和力學(xué)性能。當(dāng)插針受到壓力時，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)過程，任何一種因素出現(xiàn)問題，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，如圖 3 所示。

4.2壓接設(shè)備

公司所用壓接設(shè)備為手動壓力機(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，耗時相對較長，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，解決了來回調(diào)整設(shè)備壓接行程問題，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易工裝，同時將壓接下模的連接器對應(yīng)的壓接孔擴(kuò)大0.5 倍，以利于連接器插針通過，防止將插針壓彎變形，使連接器壓不到位而報廢。

4.4壓接壓力

壓接壓力在壓接過程中起主要作用。壓接壓力由壓接設(shè)備決定，手動壓力機(jī)通過調(diào)節(jié)壓力機(jī)行程來保證。壓力機(jī)的壓接頭工作時最低距工作臺面距離，為所壓接的 PCB 厚度、連接器高度、上壓模、下壓模厚度之和，通過多次試驗(yàn)確定壓力來保證壓接質(zhì)量。過小的壓力不能將連接器壓入 PCB 金屬化孔中，過大的壓力會使連接器變形，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)計時需要特別考慮，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明。

4.6壓接過程

將所要壓接的PCB 放于下壓模上，對齊孔位后用定位銷固定，扳動快速夾夾緊。然后將裝好下壓模的印制板放在壓接臺面上，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。同時觀察連接器與印制板之間的縫隙，在沒有縫隙的情況下，表示壓接成功。

壓接時需要注意幾點(diǎn)：1)壓接模具選用與所壓接連接器相對應(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 3次;3)返工時退出來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)時應(yīng)注意連接器的型號、安裝位置和安裝方向。連接器塑膠殼體良好，無破損、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。印制板無損傷和變形。連接器壓接后不能有松動，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

隨著電子產(chǎn)品的迅猛發(fā)展，對電子裝聯(lián)可靠性的要求越來越高，壓接的連接方式具有其特有的優(yōu)勢。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)境中信號的控制與傳輸提供有力保證。