压入式连接器 PCB 孔要求应从确切的连接器引脚及其现行图纸出发,而不是从通用钻孔尺寸或公差出发。在发布连接器规定的镀覆成品孔尺寸时,应一并发布其镀层、表面处理、板厚和组装要求。然后约定由谁检验孔、在压入过程中支撑板件、评估力曲线并授权任何返工。
顺应式引脚与镀覆孔壁之间需要达到预期的过盈量。如果成品孔、孔壁结构或压入工艺与连接器制造商的要求不一致,即使孔的尺寸看似可接受,也仍可能形成不合格的配合界面。
有关制造过程如何影响孔尺寸的更全面说明,请参阅 PCB 成品孔尺寸与钻孔公差。有关另一种应用场景,请参阅用于电源和冷却系统的压入式技术。
为什么成品孔决定配合界面
顺应式压入触点在进入镀覆通孔时会按设计发生变形。形成的接触取决于引脚与孔之间的关系,包括孔壁铜层和表面处理层。板件还必须能够承受压入过程,且不能出现影响连接的损伤。
多个尺寸和条件会相互影响:
- 成品孔径: 电镀及适用表面处理完成后,供引脚进入的空间。
- 孔壁铜层: 其结构会影响机械和电气接触界面。除了孔口直径,孔壁状态也很重要。
- 表面处理: 材料和厚度可能影响最终孔口尺寸及接触界面。
- 板厚: 连接器必须与配合长度和板件结构相兼容。
- 压入支撑: 治具必须在连接器压入位置支撑板件,同时不能干涉引脚或元器件。
- 压入特性: 按照约定的、针对特定连接器的方案进行判读时,力和位移数据可揭示工艺偏差。
这些因素相互关联,但不能互相替代。成品孔测量结果不能证明孔壁完整性、压入正确性或连接器的长期性能。
Amphenol 的 TB-2026 Rev G 第 4.1 节要求对其 VHDM 连接器的堵孔和镀覆成品孔尺寸进行检验,同时指出钻孔和电镀也很重要。这是说明各因素相互影响的有用证据,但该文件专用于 VHDM,并非适用于所有压入式连接器的通用孔规格。
从确切的连接器文件入手
向连接器制造商索取本次发布所对应的确切触点及连接器版本的图纸和应用资料。不要假定引脚外观相似的连接器具有相同的 PCB 孔、表面处理或压入要求。
至少确认:
- 连接器和引脚料号、图纸版本以及任何适用选项。
- 成品孔尺寸和公差,包括该要求的定义及检验方式。
- 所需的镀铜要求、允许的表面处理以及对孔壁的任何限制。
- 支持的板厚范围,以及相关的引脚配合或伸出要求。
- 压入工具、板件支撑及力-位移指导要求。
- 经批准的检验、拆卸和返工说明,包括任何重复使用限制。
在制造之前,解决连接器图纸、PCB 制造图纸和组装说明之间的冲突。如果连接器制造商允许采用替代方案,应记录获批的替代方案及其版本,而不是未经说明就以工厂偏好的做法替代。
钻孔直径不等于成品孔径
钻孔在层压板中形成初始孔。后续工序形成镀覆孔壁并施加规定的表面处理。因此,PCB 制造供应商需要选择并控制其钻孔和电镀工艺,使成品特征满足已发布的要求。
不要在钻孔表中列入连接器的成品孔要求,却不将其标识为成品尺寸。同样,也不要仅通过加上假定的电镀余量来计算生产钻孔尺寸。制造商必须考虑实际工艺、表面处理和孔特征几何形状。
发布资料包应明确区分以下内容:
- 设计目标: 如果图纸有定义,用于描述预期特征的标称值。
- 验收限值: 允许的成品孔范围及任何相关几何或检验要求。
- 制造钻孔尺寸: 供应商的工艺输入,除非各方另有明确约定。
- 测量结果: 按规定方法、位置和判定规则获得的结果。
标称值不一定是限值的中点,其本身也不是验收范围。图纸公差同样不意味着可以忽略镀层、表面处理或特定连接器的条件。
决策表:各类结果能证明什么,不能证明什么
| 决策点 | 使用的证据 | 能够确定什么 | 单凭该证据不能确定什么 |
|---|---|---|---|
| 选择孔要求 | 确切的连接器图纸和应用文件 | 已发布的特定连接器配合界面要求 | PCB 是否已正确制造或组装 |
| 选择制造输入 | 制造商针对成品孔要求进行的工艺评审 | 实现规定成品特征的计划工艺路线 | 仅凭钻孔直径进行验收 |
| 检查成品孔 | 约定的量规或测量方法、位置和限值 | 被检查的特征是否符合尺寸判定规则 | 孔壁完整性、压入质量,或在没有约定方案时对整批产品的验收 |
| 检查切片 | 约定的破坏性切片及评估标准 | 孔壁结构或已组装配合界面的局部证据 | 每个孔的尺寸和状态,或完整的三维配合界面 |
| 评估压入 | 经批准的工具、支撑和力-位移方案 | 观察到的压入过程是否符合约定的工艺标准 | 单凭该结果确定长期性能或连接器鉴定合格 |
| 批准返工 | 连接器制造商的说明和项目授权 | 在约定条件下,拟采取的措施是否获准 | 通用拆卸或重新压入程序是否安全 |
假设的成品孔检查示例
仅为说明,假设某连接器图纸允许的成品孔径为 0.90 mm 至 1.00 mm。这不是推荐的压入孔规格。
该范围为:
- 上限减下限:1.00 − 0.90 = 0.10 mm
- 中点:(0.90 + 1.00) / 2 = 0.95 mm
如果图纸确实将该中点指定为标称值,则同一示例限值可表示为 0.95 ± 0.05 mm。实际图纸可能采用不同的标称值规定方式。
现在假设有三个单独的成品孔测量值:
| 测量值 | 与中点的差值 | 与假设范围的比较 |
|---|---|---|
| 0.94 mm | 0.94 − 0.95 = −0.01 mm | 范围内 |
| 0.99 mm | 0.99 − 0.95 = +0.04 mm | 范围内 |
| 1.01 mm | 1.01 − 0.95 = +0.06 mm | 范围外:高于上限 0.01 mm |
这些比较假设所报告的数值代表图纸要求的成品孔尺寸,且采用了约定的测量方法和判定规则。1.01 mm 的结果超出假设范围;应通过项目的不合格处理流程予以处理。
两个范围内的读数并不能确定生产验收合格。三个读数不能表征一个批次,而且该示例也未涉及堵孔、镀层、压入力或连接器鉴定。抽样、测量不确定度和验收判定必须遵循实际项目方案。
规定镀层、表面处理和板件结构
成品孔径只是镀覆孔要求的一部分。应向制造商提供连接器制造商适用的孔壁铜层和表面处理要求,以及板件结构和厚度。
发布资料应明确孔尺寸是否适用于最终表面处理之后的状态,以及如何进行检查。连接器制造商应明确对表面处理材料、厚度或其他孔壁状态的任何限制。制造商随后可评审其拟采用的工艺是否与这些要求相兼容。
还应根据实际叠层结构检查连接器的板厚和引脚配合条件。如果板件超出连接器支持的厚度范围,或引脚及支撑治具与另一面的特征发生干涉,即使孔在其他方面可接受,也可能不适用。
在图纸或受控组装数据中标明孔位置、相关禁布区和连接器方向。PCB 制造图纸要点中的指导可帮助组织这些要求,但应确保能够识别出特定连接器的相关信息。
发布前规划板件支撑和压入
压入式组装并非仅仅是在制造结束时检查孔径。组装团队需要尽早获得连接器图纸,以便评审板件、工具和压入顺序。
支撑治具应根据实际板件和连接器的几何形状设计。应评审:
- 压入区域下方需要支撑的位置。
- 另一面引脚、伸出部分和元器件的避让空间。
- 板件平整度及压入过程中局部弯曲的风险。
- 连接器方向、就位特征及压机工具的作业空间。
- 相邻元器件或先前的组装工序是否限制支撑。
- 针对实际连接器布置的压入顺序。
允许采用的压入方法以连接器制造商的说明为准。组装供应商应在 PCB 和工具正式发布前指出治具或作业空间方面的问题;客户或设计责任方应解决任何必要的板件设计变更。
约定力-位移方案
压入力曲线有助于区分正常压入和工艺问题,但前提是已针对该连接器和工艺定义限值及判读方式。应向连接器制造商确认哪些力-位移信息相关、限值适用于哪些位置,以及曲线超出限值时需要采取什么措施。
项目协议应说明是否采集曲线、针对哪些组件采集、如何处置异常,以及交付哪些记录。不要用通用力值替代连接器制造商的指导,也不要认为仅凭看似正常的曲线就能证明连接已鉴定合格。
HilPCB 的通孔组装服务包括根据连接器规格评审压入式要求。工具、压入监控、检验和记录的范围应针对具体项目约定;不应将评审理解为自动进行 100% 验证。
根据待回答的问题选择检验方法
针规或尺寸测量
经过校准的孔量规,例如规格适当的针规或通止规,可直接检查孔的可通入性或是否符合规定的孔限值。通止规结果是依据量规尺寸作出的判定,不一定是数值形式的孔径测量值。
应约定量规设计、校准、插入方法、检查侧及检查位置,以及结果的记录方式。方案应考虑成品表面,并避免损伤或污染孔壁。根据所用方法,量规检查有助于识别堵孔或孔口偏小,但仅凭量规检查不能验证整个孔壁或组装后的触点。
破坏性切片
切片可提供镀覆孔壁的局部证据;如果对已组装的配合界面进行切片,还可提供接触区域的局部证据。切片会破坏所选样品,并且只显示所检查的平面。切片制备和该平面的位置都很重要;切片并不一定能可靠地替代规定的成品孔量规。
应事先约定可以破坏哪些样品、评估哪些特征、验收标准以及结果的接收方。应使用该方法回答明确的问题,而不是将切片视为所有孔或所有已组装配合界面均可接受的证明。
有关更广泛的检验资料包,PCB 首件检验讨论了如何围绕已发布的要求组织证据。首件检验方案不应与持续批次验收或连接器鉴定混为一谈。
在发布资料和 RFQ 中明确职责
设计责任方负责协调要求,但各方的职责各不相同。应在 RFQ 和项目协议中明确这些职责。
| 参与方 | 需要约定并记录的职责 |
|---|---|
| 客户或设计责任方 | 发布受控的 PCB 和组装数据;明确连接器;解决图纸冲突;批准变更和偏差。 |
| 连接器制造商 | 提供适用的连接器文件,并明确引脚、孔、镀层、表面处理、压入及获准返工的要求。 |
| PCB 制造商 | 按照已发布的成品孔和板件要求进行评审和制造;在继续生产前提出工艺或检验方面的冲突。 |
| 组装供应商 | 评审工具作业空间和板件支撑;执行约定的压入和检验操作;报告异常。 |
| 约定的检验责任方 | 采用规定的方法、抽样方案和判定规则,并保存或交付项目规定的记录。 |
在发布资料或 RFQ 中纳入以下字段:
- 连接器制造商、料号、引脚变型及图纸/应用文件版本。
- PCB 制造和组装图纸版本、叠层结构及成品板厚。
- 连接器孔位置、成品孔限值、成品状态定义、镀层和允许的表面处理。
- 连接器文件中适用的几何、堵孔和孔壁要求。
- 所需的量规或测量方法、样品选择、判定规则和记录格式。
- 压入工具、支撑和顺序要求,以及需要时的力-位移监控和异常判定标准。
- 首件或其他检验范围,包括任何破坏性样品和所需证据。
- 不合格事项联系人、偏差批准权限和处置流程。
- 连接器制造商关于拆卸、更换和返工的说明,包括任何获准的重复使用限制。
如需报价和可制造性评审,请通过获取报价提交受控资料包。如果在发布前需要澄清要求或职责,请联系 HilPCB。
控制偏差和返工
如果孔检查、镀层检验或压入曲线不满足约定要求,应隔离受影响物料并执行项目的不合格处理流程。记录所涉及的特征或组件、要求及其版本、观察结果和拟议处置方式。
不要假定扩大孔径、焊接压入式触点、拆卸并重新压入引脚或更换连接器是可接受的。每项操作都可能改变孔壁或接触界面。应取得连接器制造商的适用说明和客户授权,然后规定任何所需的后续检验。重复使用或返工限制取决于具体连接器和工艺,不应根据通用规则自行设定。
常见问题
压入孔是否按钻孔尺寸规定?
通常,连接器配合界面由镀覆成品孔要求控制。除非项目另有规定,否则由制造商选择并控制钻孔及后续加工工艺,以达到该要求。
孔尺寸在公差范围内是否保证压入连接良好?
不能。镀层、表面处理、板厚、孔壁状态、压入支撑以及特定连接器的工艺也很重要。鉴定需要具备针对实际连接器和应用所规定的证据。
通止规能否替代切片?
通常不能。量规按照其规定的配合条件和方法检查孔特征;切片则提供孔壁或配合界面的局部破坏性证据。应根据各方法能够回答的问题分别选择。
测量结果超出范围时应如何处理?
遵循约定的不合格处理流程。确认适用要求和测量方法,识别受影响物料,并取得经授权的处置决定,而不是假定该产品可以返工。
由谁规定压入式连接器的拆卸和重新压入限制?
应遵循该确切连接器制造商的说明及项目批准流程。不要将通用的重复使用或返工次数限制用于未明确指定的连接器。
