PCB-stiftlister: Vejledning til valg og montering

En printpladeheader, eller pinheader, er en række (eller rækker) af ledende ben med en fast pitch, loddet til et printkort for at give forbindelsespunkter, jumperpositioner eller en måde at stable printkort sammen på. De ser trivielle ud, men en header er et stik, og at vælge det forkerte køn, pitch, retning eller monteringsstil er en almindelig kilde til printkort, der ikke passer sammen, svigter mekanisk eller ikke kan samles pænt. Denne vejledning forklarer, hvad en printpladeheader er, de specifikationer, der definerer en, forskellen mellem hulmonterede og overflademonterede typer, og hvordan man lægger dem ud og lodder dem pålideligt.

Hvad en pinheader er, og hvor den bruges

En pinheader giver en simpel, gentagelig elektrisk forbindelse ved en række af pins, der er placeret med en regelmæssig afstand. Plastisolering holder pinsene på plads og bestemmer afstanden, og pinsene lodder ind i printpladen. Headere dukker op næsten overalt:

• Kort-til-kort-forbindelser, parring af en header på ét kort med en sokkel på et andet.
• Board-to-wire forbindelser, hvor et kabel med et matchende hus sættes på headeren.
• Jumpere og konfiguration, hvor en shunt forbinder to ben for at indstille en indstilling.
• Programmering og fejlfindingsporte, såsom headerne, der bruges til at flashe en mikrocontroller.
• Udvidelsesstik, ligesom de stablingsheadere på populære udviklingskort.

Fordi en header er en parringsgrænseflade, handler valget i virkeligheden om, hvad den forbinder til. Beslut dig først for det, og derefter følger specifikationerne nedenfor naturligt.

Specifikationerne, der definerer en header

En header beskrives fuldt ud af en håndfuld parametre. At få dem alle korrekt er det, der får de to dele til at passe sammen og forblive pålidelige.

En nyttig vane er at specificere headeren og dens par sammen, hvilket bekræfter overensstemmelse mellem pitch, pin-antal, køn og kontaktarrangement. De fleste parringsfejl skyldes blanding af dele, der aldrig var beregnet til at passe.

Strømvurdering: Effekt vs. signalheadere

Ikke alle headere bærer den samme belastning. En, der udelukkende bruges til signaler, har meget forskellige krav end en, der leverer effekt, og det er den nominelle strømstyrke, der adskiller dem.

Hvad bestemmer den nuværende vurdering

• Kontaktstørrelse og tværsnit af stifterne.
• Belægning, som påvirker kontaktmodstand og opvarmning.
• Hvor mange tilstødende ben belastes på én gang, hvilket kræver derating.
• Den temperaturstigning, som designet kan tolerere.

Til signaler er en standard 2.54 mm header fin. Til strøm skal du kontrollere producentens strømstyrke pr. pin, nedgradere for tilstødende belastede pins og temperatur, og enten parallelforbinde flere pins eller flytte dem til et dedikeret strømstik ved højere strømme. Routing af forsyningssporene til og fra en strømheader er en del af strømhåndteringen på printkortniveau, der verificeres under printkortsamling , og den er knyttet til de bredere termiske og strømbeslutninger bag fremstilling af effektelektronik.

Hældning: Hvorfor 2.54 mm er standarden

Pitch er afstanden mellem stifterne fra center til center, og det er det første, man skal have rigtigt, fordi headeren og dens makker skal dele den præcist.

De fælles pladser

• 2.54 mm (0.1 tomme) er den klassiske, ANSI/JEDEC-tilpassede standard. Den er nem at lodde i hånden, robust og matches af et bredt udvalg af kabler, fatninger og prototypeudstyr, hvilket gør den til standarden for det meste generelle arbejde.
• 2.00 mm trimmer størrelsen, mens den forbliver nem at håndtere.
• 1.27 mm fordobler omtrent densiteten og er almindelig, hvor pladsen er trang.
• 1.00 mm og finere tonehøjder pakker flest forbindelser på mindst mulig plads, men er sværere at samle og håndtere.

Vælg den største deling, der passer til dit rumbudget. En finere deling køber tæthed på bekostning af mekanisk robusthed, monteringsvanskeligheder og nogle gange tilgængeligheden af ​​matchende dele.

Gennemgående vs. overflademonterede headere

Hvordan headeren fastgøres til printkortet er lige så meget en strukturel beslutning som en elektrisk.

For et stik, der ofte sættes i og frakobles, eller et, der udsættes for mekanisk belastning, er gennemgående hul normalt det sikrere valg, fordi benene er forankret gennem printkortet. Overflademonterede headere holder et printkort i én proces og frigør kabelføring i det indre lag, men for alt, der oplever gentagen indsættelse eller sidebelastning, skal du tilføje et mekanisk anker, såsom en gennemgående hul-stift eller en fastholdelsesflig, så belastningen ikke kun rammer loddeforbindelserne. Uanset hvad sker lodningen under printkortmontering, og monteringsstilen bestemmer, hvilken proces der anvendes.

Afskærmede, nøgleformede og polariserede stiftlister

En almindelig header yder ingen beskyttelse mod at blive tilsluttet forkert. Flere varianter tilføjer denne beskyttelse.

• Indkapslede (boks) overskrifter Omgiv stifterne med en plastikvæg, beskyt dem og styr modstikket.
• Tastede overskrifter Tilføj en slids eller et hak, så makkeren kun passer på én måde og forhindrer en omvendt forbindelse.
• Polariserede layouts Brug en blokeret nål eller en asymmetrisk funktion til at fremtvinge orientering.

Til enhver forbindelse, hvor det at vende stikket om ville beskadige kortet, en programmeringsport, en strømindgang eller et fladkabel, skal du vælge en afskærmet og kodet header. Den lille merpris er langt billigere end en fejl i felten forårsaget af en baglæns forbindelse.

Board-to-board stabling

Stiftlister er en almindelig måde at stable printkort på, hvor en hanstiftliste på ét printkort parres med en hunstik på et andet for at skabe en kompakt, adskillelig samling. Nøgleparametrene er stakhøjden (indstillet af stiftlistens og stikkontaktens geometri), justering og mekanisk understøtning.

Stablede printkort udsætter stikkene for bøjning og vibrationer, så mekanisk støtte, afstandsstykker eller en ramme aflaster benene. Hvor en stak ville være høj, skrøbelig eller udsat for konstant bevægelse, er en fleksibel forbindelse nogle gange det bedre svar: en stiv-fleksibel konstruktion kan erstatte printkort-til-print-stik fuldstændigt med en integreret fleksibel sektion, hvilket fjerner en parringsgrænseflade, der kan løsne sig eller blive træt. Om man skal bruge stablingsheadere eller et integreret fleksibelt link er et kompromis mellem modularitet og pålidelighed.

Fodaftryk og mekanisk design

En header fungerer kun, hvis dens fodaftryk matcher delen, og printpladen kan klare belastningen.

At få det rigtige landmønster

Brug producentens anbefalede fodaftryk. For gennemgående hulstudse skal huldiameteren passe til stiftens størrelse med den rigtige frigang, hverken så stramt, at stiften ikke sidder, eller så løst, at samlingen er svag, og den ringformede ring skal være tilstrækkelig. For overflademonterede studse skal pudestørrelsen og gården matche delen og give plads til placering og inspektion. En forkert hul- eller pudestørrelse er en hyppig årsag til studse, der ikke passer eller lodder dårligt, og det er præcis den slags fejl, som en DFM-gennemgang opdager før fremstilling.

Mekanisk robusthed

Stiftlister tager håndteringskræfter, så placer dem hvor printkortet understøttes, hold dem væk fra bøjelige områder, og tilføj monteringshuller eller afstandsstykker i nærheden af ​​stik, der bærer belastning. Ved et højt antal pins eller kraftig brug giver belagte gennemgående huller den stærkeste mekaniske binding, hvilket er en del af grunden til, at gennemgående hulstiftlister stadig er populære til stik. Hul- og belægningskvalitet er i sig selv en funktion af printkortets fremstillingskvalitet, så fabrikationsprocessen og valget af stiftlister fungerer sammen.

Lodning og monteringsnoter

Monteringsstilen bestemmer, hvordan headeren loddes, og et par praktiske punkter sikrer, at samlingerne er pålidelige.

• Gennemgående hullister loddes ved bølgelodning, selektiv lodning eller håndlodning, ofte efter at de overflademonterede dele er blevet omloddet. Stifterne forankres gennem printpladen, hvilket giver stærke samlinger, der er egnede til gentagen parring.
• Overflademonterede headere omformes med resten af ​​SMT-samlingen. Da samlingen kun er på overfladen, er et mekanisk anker værdifuldt til ethvert hoved, der vil opleve belastning.
• Blandede brætter Med både SMT- og hulmonteringsdele skal overflademonteringsprocessen først køres, og derefter skal de hulmonterede samlestykker tilføjes, et rutinemæssigt hybridflow.

Ved at fortælle din assembleur, hvilke headere der er gennemgående hul, og hvilke der er overflademonterede, kan de planlægge den rigtige proces, hvilket betyder mest, når det kommer til store mængder. En butik, der tilbyder printkortsamling i høj volumen med både reflow og selektiv eller bølgelodning, kan bygge et blandet printkort rent og gentageligt.

Specificer headeren med dens fulde sæt parametre, match den med dens stik, giv den det korrekte fodaftryk og mekaniske støtte, og vælg den loddeproces, der passer. Dette forvandler en ydmyg komponent til en forbindelse, du kan stole på. Du kan læse mere om Highleap Electronics og hvordan vi håndterer blandet gennemgående hul- og overflademontering.

Ofte stillede spørgsmål

Hvad er den mest almindelige pinheader-afstand?

2.54 mm (0.1 tomme) er den mest almindelige og de facto-standarden. Den er nem at lodde i hånden og matches af et stort udvalg af kabler, fatninger og prototypeudstyr. Finere stigninger såsom 2.00, 1.27 og 1.00 mm sparer plads, men er sværere at håndtere.

Skal jeg bruge gennemgående hul- eller overflademonterede headere?

Brug gennemgående hul til stik, der ofte tilsluttes eller udsættes for mekanisk belastning, fordi benene forankres gennem kortet for styrke. Overflademonterede stiftlister sparer plads og holder kortet enkeltstående, men tilføj et mekanisk anker, hvis stiftlisten udsættes for belastning.

Hvordan forhindrer jeg et stik i at blive sat i forkert?

Brug en afskærmet og nøgleformet header. Afskærmningen beskytter og styrer benene, og nøglen (en slids eller et hak) lader kun matten passe på én måde. Dette anbefales kraftigt til strømindgange, programmeringsporte og fladkabler.

Hvilken hulstørrelse skal et gennemgående hulhoved bruge?

Følg producentens anbefalede flademønster. Hullet skal passe til stiftens diameter med korrekt frigang og en tilstrækkelig ringformet ring, hverken for stram til at sidde i eller for løs til en stærk samling. En DFM-gennemgang før fremstilling bekræfter, at hullerne er korrekte.

Kan jeg stable to brædder med overskrifter?

Ja. Monter en han-header på det ene printkort med en hun-fatning på det andet, og indstil stakhøjden med den valgte geometri. Understøt stakken mekanisk med afstandsstykker eller en ramme, så vibrationer og bøjninger ikke belaster benene. I krævende tilfælde kan et stift-fleksibelt led erstatte stikkene.

Er SMD- og hulmonteringsstifter loddet på samme måde?

Nej. Overflademonterede headere reflowes med de andre SMT-dele, mens hullemonterede headere er bølge-, selektive eller håndloddede, normalt efter reflow. På et blandet printkort kører SMT-processen først, derefter tilføjes hullemonterede headere.

Hvor meget strøm kan en pinheader føre?

Det afhænger af kontaktstørrelsen, pletteringen, hvor mange tilstødende ben der er belastet, og den tilladte temperaturstigning, så tjek producentens rating pr. ben og nedjuster under reelle forhold. Standard 2.54 mm headere er fine til signaler; til strøm, parallelforbind flere ben eller brug et dedikeret strømstik, og dimensioner forsyningssporene i overensstemmelse hermed under printpladefremstilling.