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IDC和压接组合触点满足汽车应用需求
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IDC和压接组合触点满足汽车应用需求

2019-04-09 13:58:32 来源:大比特资讯 作者:AVX连接器产品经理Tom Anderson 点击:2599

十多年来,绝缘位移触点(IDC)和压接或兼容引脚(compliant pin)技术已被证明是关键汽车应用中最可靠的两种触点系统。在安全气囊、发动机和变速器控制单元(即车辆计算机)等系统中使用时,这些高可靠性触点在车辆的整个寿命期间提供连续的气密或冷焊端子。

为了实现这些超可靠的连接,每个触点在导线或PCB插入过程中经历不同水平的弹性和塑性变形。一旦处于最终就位位置,IDC和压接触点均可施加连续力,以实现高接触完整性,特别适用于承受极端温度、冲击、振动和热膨胀。

图1:IDC横截面,其中绞合线插入相对的尖齿之间。

通过在与线规尺寸匹配的相对的接触齿之间,插入特定直径的实心或绞合线来制造IDC连接。当用于汽车应用等苛刻环境时,这些尖头通常由磷青铜制成,因为这种材料在极端温度和偏转范围内表现出优异的抗疲劳性。

在插入过程中,在被压缩到触点的相应“U”槽中时,各个线股被物理地改变。IDC齿的材料厚度和接触几何形状提供足够的弹性,以平滑在电线插入过程中产生的力。这可以防止尖齿切入单个导体并削弱连接。然后,相对的齿保持高水平的线压力,以提供能够在极端环境条件下存活的连续气密连接。

汽车应用中的电子模块和电线终端通常采用灌封化合物封装,以防风雨并保护其免受潮湿、灰尘、污垢和化学物质侵入。在灌封过程或后来由于热膨胀,传统的仅弹性接触系统(只使用压缩弹簧)不能保证灌封材料不会迁移到接触接头中。仅弹簧力连接的故障经常在长期使用后发生,并且在组装过程中不可见。相反,正确设计的IDC端子可在任何情况下,消除触点和导体之间浸出材料的可能性。

图2:压接销插入PCB上的镀通孔

压接销插入PCB上的镀通孔(PTH)(图2),在此过程中,与IDC中的导线经历完全相同的弹性和塑性变形。压接销独特的针眼几何形状以及它们的固有特性(其通常由磷青铜材料制成)提供了足够的柔性,以在插入过程中变形和压缩。这种灵活性足以防止PTH的任何损坏或疤痕——这可能危及连接的长期可靠性。一旦插配,这些主动的高反力接触系统即使在最恶劣的条件下也能根据需要进行调整,以保持高度完整的连接。

在过去的几十年中,车辆寿命延长了几年。与此同时,车辆电子系统不断变得更加复杂。因此,汽车行业——即使在主/从缸、离合器伺服系统、线性与旋转执行器、换档与油门系统以及齿轮控制单元等关键系统中——长期标准的手工焊接连接器系统开始因老化或焊料脆化而失效。作为回应,汽车市场已经将许多连接转换为压接技术。

IDC和压接触点技术的设计、开发和集成到连接系统中,有着有多年的经验支持。IDC是在20世纪60年代早期开发的,并且在20世纪70年代后期出现了兼容引脚技术。两者都作为计算机级连接系统推向市场,然后经历了几种不同的几何和材料选择迭代,随后它们演变成高可靠性的、经过行业验证的汽车电线和PCB级连接解决方案,它们今天被广泛认可。

IDC和压接式接触系统也几乎总是由磷青铜材料制成,它具有卓越的高可靠性性能特征,可提供各种等级或成分(如CuSN6、CuNiSi和STOL78),可根据需要进行调整以适应个别终端客户应用要求,包括极端温度、增强的导电性以及具有挑战性的拉伸或弯曲强度要求。

最近,结合了上述两种高可靠性接触技术的新一代连接器被推向市场。由于具有完美的材料和接触几何结合,这些新型组合式IDC/压接连接器可提供双端、气密、线对板(WTB)连接, 专为满足当前和未来恶劣环境汽车应用的需求而设计。

这种从单个解决方案到组合连接器系统的演变(图3),为汽车设计工程师的分立式WTB连接提供了坚固、高可靠性的解决方案,WTB连接有着数十年汽车应用的性能验证,并提供该市场所需的强大机械可靠性、工艺可重复性和成本节约。

图3:单个解决方案到组合连接器系统的演变

这种创新的新型接触系统最显著的优势之一是它不再需要昂贵的两件式连接器系统,而这些系统目前依赖于仅弹性的弹簧力接触系统。这些新的IDC /压接组合连接器也特别设计了双组装方法。它们可以在电路板构建过程中预先安装在PCB上,允许在最终组装时使用任何标准的平岩就位工具将电线插入并压入到位,或预先安装在线束上,从而在最后组装将它们压入PCB中。第二种工艺特别适用于采用保形涂层工艺的应用,因为PTH图案可以很容易地用Kapton®或其他具有类似去除性能的胶带覆盖,并且在去除后,使连接器线束简单压到位。

组合式IDC /压接式接触技术提供标准WTB配置和新的封装选项,用于连接两个靠近的PCB,但不能与传统的板对板连接器所需的方向或对齐位置相同。这些类型的连接通常使用FFC / FPC电缆制成,该电缆在两个零插入力(ZIF)连接器之间跳转。然而,在功能性方面,在确保将电缆的全部深度手动插入这些类型的连接器时,需要特别小心和检查,特别是在执行器可能打开的高振动应用中。

在这些情况下,IDC/压接组合连接器可与易于安装的跳线组件建立可靠的连接,使汽车工程师能够从其系统中省去更昂贵的两件式连接器。新的组合连接器提供FFC / FPC连接器的另一个优点是能够使用多个颜色编码的离散线规(18-24AWG),来解决高达10A的更高载流能力,这对机电设备和系统至关重要,该系统能将电能转化为运动,并且可以促进更容易和更传统的电线修整和整个车辆的布线。

个性化IDC和压接连接器技术已经发展成为一种综合解决方案,利用高性能磷青铜材料和经过验证的这些成熟技术的接触几何结构,为汽车工程师提供了新一代互连技术,可以满足汽车电子应用所需的强大机械可靠性、坚固性能和成本节约。

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