Piirilevyjen tukikappaleiden ja välikappaleiden valintaopas

Piirilevyn tuenkappale on pieni, yleensä kierteitetty pilari, joka pitää piirilevyn irti pinnasta tai toisesta piirilevystä ja tarjoaa mekaanista tukea, tilaa ja usein sähköisen yhteyden maahan. Se on yksi suunnittelun usein unohdetuista osista, mutta väärä materiaali, kierre tai tyyppi aiheuttaa oikosulkuja, löysiä piirilevyjä ja kokoonpano-ongelmia. Tässä oppaassa selitetään piirilevyn tuenkappaleen ja välikappaleen välinen ero, materiaalin ja kierteen valinta, tärkeimmät tyypit ja kokoonpanot sekä kiinnitysreiän suunnittelu siten, että laitteisto toimii luotettavasti.

Välikappaleet vs. välikappaleet: Mitä eroa niillä on?

Näitä kahta termiä käytetään usein löyhästi, mutta ne kuvaavat eri osia, ja erottelu on tärkeää laitteistoa määritettäessä.

• Pattitilanne on yleensä kierteitetty sisä- tai ulkokierteellä tai molemmilla, joten ruuvi tai muu välikappale kiinnitetään suoraan siihen. Se sekä erottaa osat että tarjoaa kiinnityspisteen.
• Välikappale on kierteetön holkki tai putki. Ruuvi kulkee sen läpi kokonaan kierteitettyyn reikään tai mutteriin vastakkaisella puolella; välikappale vain asettaa raon.

Käytännössä kierteitetty välikappale tarjoaa siistimmän ja varmemman kiinnityksen, koska se tarjoaa oman kiinnityspisteensä, kun taas välikappale on yksinkertaisempi ja halvempi, kun pitkä läpimenevä pultti hoitaa jo kiinnityksen. Valitse sen perusteella, miten pino kiinnittyy yhteen, ja valitse sitten materiaali ja kierteet vastaavasti.

Materiaalit ja milloin niitä käytetään

Materiaali on merkittävin valinta, koska se ratkaisee, eristääkö vai johtaako välikappale sähköä, kuinka vahva se on ja miten se käsittelee lämpöä. Taulukossa on yhteenveto yleisimmistä vaihtoehdoista.

Yksinkertainen sääntö

Jos välikappale on lähellä johdinkiskoja tai liitäntäpisteitä etkä halua sähköliitäntää, käytä nailonia, joka on eristävä oletusmateriaali ja estää tahattomat oikosulut. Käytä metallista välikappaletta, kun haluat maadoittaa levyn runkoon, johtaa lämpöä pois tai ottaa vastaan ​​mekaanista kuormitusta. Messinki on yleinen johtava valinta; alumiini lisää lämpöreitin; teräs ja ruostumaton teräs lisäävät lujuutta ja kestävyyttä. Lämpötilaa vaativissa levyissä johtavat välikappaleet ovat osa laajempaa lämmönhallintastrategiaa, johon liittyy myös alusta, kuten metalliytimen kokoonpanossa.

Kierrekoot ja standardit

Kierteen on sovittava ruuviin ja mahdolliseen vastakappaleeseen, joten se kannattaa valita täsmälleen oikein.

M3 on järkevä oletusarvo useimmille piirilevyille: saatavilla laajalti, riittävän vahva tyypillisille kuormille ja sitä varten on laaja valikoima ruuveja ja tukikappaleita. Pienillä tai ahtailla piirilevyillä käytä M2- tai M2.5-kokoa ja raskaissa kokoonpanoissa käytä M4- tai M5-kokoa. Jos projektisi noudattaa tuumaisia ​​mittoja, #4-40 ja #6-32 ovat vastaavat koot. Valitsetpa minkä tahansa koon, pidä se samana koko kokoonpanossa, jotta yksi ruuvimeisseli ja yksi ruuvikoko riittää koko kokoonpanoon.

Tyypit ja kokoonpanot

Materiaalin ja kierteen lisäksi tukikappaleita on saatavilla useissa eri muodoissa ja päätykokoonpanoissa.

Muoto ja päät

• Kuusikulmainen vs. pyöreä runkoKuusikulmaisissa rungoissa kiristämistä varten on jakoavain; pyöreät rungot ovat matalaprofiilisia.
• Mies NainenKierretappi toisessa päässä, kierrereikä toisessa, ihanteellinen pinoamiseen.
• Nainen-nainenKierrereiät molemmissa päissä, kiinnitetty ruuveilla molemmilta puolilta.
• Mies-mies: tapit molemmissa päissä, kiinnitetty muttereilla.

Asennustyylit

• Napsahduskiinnitys / työntökiinnitys Välikappaleet kiinnittyvät reikään ilman työkaluja, mikä on yleistä nopeaa kokoamista varten.
• Itsekiinnittyvä Välikappaleet painautuvat pysyvästi levyyn tai runkoon kiinnitystä varten.
• Lukitus ominaisuudet estävät löystymisen tärinän aikana.
• Pinta-asennettavat (SMT) välikappaleet asetetaan ja sulautetaan yhteen muiden pinta-asennusosien kanssa, joten kiinnitystarvikkeet lisätään asennuksen aikana PCB -kokoonpano eikä erillisenä vaiheena.

Sovita kokoonpano piirilevyjen pinoamisen ja tuotteen rakenteen mukaan. Uros-naaraspuoliset välikappaleet ovat työjuhta piirilevyjen välisissä pinoissa; napsautuskiinnityksellä ja SMT-tyypeillä voidaan vähentää manuaalista kokoonpanotyötä, mikä on tärkeintä suurten määrien piirilevykokoonpanossa.

Kiinnitysreiän suunnittelu

Välikappale toimii vain, jos levyn kiinnitysreikä on suunniteltu sitä varten. Useilla yksityiskohdilla on merkitystä.

Koko, välys ja poissaolo

Reiän on sovittava ruuville tai tapille riittävällä välyksellä, ja sen ympärillä olevan kuparista ja komponenteista koostuvan suoja-alueen on estettävä ruuvin kantaa, aluslevyä tai tukikappaletta oikosulkemasta tai murskaamasta lähellä olevia osia. Riittävän suoja-alueen jättäminen on yleinen virhe, ja juuri tällainen asia DFM-tarkastus huomioi ennen valmistusta.

Pinnoitetut vs. pinnoittamattomat reiät

Tämä valinta liittyy suoraan maadoitukseen. Maadoitustasoon yhdistetty pinnoitettu kiinnitysreikä, jota käytetään metallisen välikappaleen ja ruuvin avulla, kiinnittää piirilevyn runkoon maadoitusta ja EMI-suojausta varten. Pinnoittamaton reikä eristää kiinnityksen sähköisesti, mikä on tarpeen käytettäessä nailonkiinnikkeitä tai kun kiinnityksen on oltava kelluva. Päätä kunkin kiinnityspisteen sähköinen rooli ja määritä sitten reikä. Muista, että pinnoituksen ja reiän laatu riippuvat piirilevyn valmistuslaadusta.

Välikappaleen korkeus ja lautojen välit

Korkeus asettaa levyn ja sen kiinnityskohdan välisen raon. Hyvin valittu korkeus antaa tilaa komponenteille ja ilmavirralle tuhlaamatta tilaa.

Mitä korkeuden on selvitettävä

• Levyn alapinnan korkeimmat komponentit.
• Kaikki ulkonevat liittimet, jäähdytyselementit tai laitteistot.
• Ilmanvaihtotilaa, josta lämmön on poistuttava.

Mittaa korkein vapaa osa, lisää hieman marginaalia ja valitse vähintään saman korkuinen etäisyys. Pinottujen piirilevyjen kohdalla korkeus määrittää myös pinon piirilevyjen välisen etäisyyden, mikä vaikuttaa liittimien kytkentään ja jäähdytykseen. Tämä kokoonpanoa koskeva yksityiskohta on syytä varmistaa piirilevyn kokoonpanon aikana. Kun lämpö on huolenaihe, reilu etäisyys täydentää lämpötietoista alustaa, kuten metalliydinrakennetta.

Kokoonpano, vääntömomentti ja aluslevyt

Jopa oikeatkin osat pettävät, jos ne on koottu huonosti. Muutamat käytännön vinkit pitävät liitoksen kunnossa.

• Kiristä vääntömomentti oikealle tasolle. Liian kiristäminen, erityisesti nailoniin tai ohuisiin levyihin, kuluttaa laminaatin kierteitä tai halkeilee siinä; liian tiukka kiristäminen puolestaan ​​saa levyn irtoamaan tärinän vaikutuksesta.
• Käytä pesuaineita tarvittaessa. Litteä aluslevy jakaa kuorman; olka- tai nailonaluslevy voi suojata levyä tai ylläpitää eristystä.
• Ota huomioon tärinä. Tärisevissä laitteissa lukittavat välikappaleet tai kierrelukitteet pitävät kiinnikkeet tiukasti kiinni.
• Suojaa kupari laitteiston lähellä. Varmista, että suojalevy ja mahdolliset aluslevyt estävät metallin koskettamisen jälkiin, joita sen ei tulisi koskettaa.

Merkittävää virtaa tai lämpöä kuljettavissa piirilevyissä mekaaninen laitteisto sekä lämpö- ja maadoitusstrategia toimivat yhdessä, ja kokemus tehoelektroniikan valmistuksesta auttaa saavuttamaan molemmat oikein.

Nopea valintalista

Käy läpi nämä kysymykset päästäksesi oikeaan paikkaan:

• Eristää vai johtaa? Nailonia eristykseen, metallia maahan tai lämmön johtamiseen.
• Mikä lanka? Oletusarvoisesti M3; pienempi ruuhkaisille levyille, suurempi raskaille kuormille.
• Mikä kokoonpano? Uros-naaras pinoille, naaras-naaras tai uros-uros kiinnityksen mukaan.
• Kuinka se asennetaan? Kierrekiinnitys, napsautuskiinnitys, itsepuristuva tai pinta-asennus kokoonpanoosi sopivaksi.
• Onko reikä oikea? Oikea koko, välys, esteetön ulottuvuus ja pinnoitettu tai pinnoittamaton sähkökäyttöisen roolin mukaan.

Välikappaleet ovat pieniä, mutta oikean materiaalin, kierteiden, tyypin ja kiinnitysreiän valitseminen tekee niistä luotettavan mekaanisen ja sähköisen perustan piirilevyllesi. Kun päätökset eristäytymisestä ja pinnoituksesta tehdään oikein suunnitteluvaiheessa, kokoonpano sujuu siististi. Voit lukea lisää Highleap Electronicsista ja valmistus- ja kokoonpanopalveluistamme.

Usein Kysytyt Kysymykset

Mitä eroa on erottimella ja välikappaleella?

Tukikappale on yleensä kierteitetty, jolloin sillä on oma kiinnityspiste, kun taas välikappale on kierteetön holkki, jonka läpi ruuvi kulkee sen takana olevaan kierteeseen tai mutteriin. Tukikappale tarjoaa varmemman kiinnityksen; välikappale on yksinkertaisempi, kun pitkä läpimenevä pultti jo kiinnittää pinon.

Pitäisikö minun käyttää nailonisia vai metallisia tukikappaleita?

Käytä nailonia, kun välikappale on kuparin lähellä ja haluat välttää sähköliitäntöjä, koska se eristää ja estää oikosulut. Käytä metallia (messinkiä, alumiinia, terästä tai ruostumatonta terästä), kun haluat maadoittaa levyn runkoon, johtaa lämpöä tai ottaa vastaan ​​mekaanista kuormitusta.

Mikä kierrekoko on yleisin piirilevyjen tukikappaleissa?

M3 on yleisin yleiskäyttöinen koko, jota on saatavilla laajalti ja johon sopii useita ruuveja ja tukikappaleita. M2 ja M2.5 sopivat pienille tai ahtaille piirilevyille, M4 ja M5 sopivat raskaammille kokoonpanoille, ja #4-40 ja #6-32 ovat yleisimmät tuumamitat.

Pitäisikö kiinnitysreikäni olla galvanoitu vai galvanoimaton?

Käytä maadoituslevyyn metalliosilla kiinnitettyä galvanoitua reikää, kun haluat maadoittaa levyn runkoon EMI-säätöä varten. Käytä galvanoimatonta reikää telineen sähköeristämiseen esimerkiksi nailonosilla tai kun telineen on kelluttava.

Kuinka tiukalle väliruuvi pitäisi kiristää?

Kiristä materiaalille ja levylle sopivaan momenttiin. Liian kiristäminen, erityisesti nailonin tai ohuiden levyjen kohdalla, voi kuluttaa kierteitä tai haljeta laminaattia, kun taas liian tiukka kiristäminen voi löysätä levyä tärinän vaikutuksesta. Käytä aluslevyjä kuorman jakamiseen ja tarvittaessa eristyksen ylläpitämiseen.

Voiko korotuskappaleita juottaa piirilevyyn?

Kyllä. Pinta-asennustuet asetetaan ja hitsataan muiden SMT-osien kanssa, joten kiinnitystarvikkeet lisätään kokoonpanon aikana käsinasennuksen sijaan. Tämä vähentää manuaalista työtä ja on hyödyllinen suuremmissa tuotantomäärissä.