Запрессованные и припаянные контакты на печатной плате: варианты разъемов, коннекторов и сквозных отверстий.

Выбор между контактами, запрессованными и припаянными к печатной плате, влияет не только на удобство сборки: он изменяет фиксацию разъема, удобство обслуживания, требования к покрытию и профиль риска готового изделия. В разъемах и силовых клеммах по-прежнему широко используется пайка сквозных отверстий, но технология запрессовки позволяет снизить тепловое напряжение и ускорить установку, если это позволяет конструкция. В этом руководстве сравниваются контакты, запрессованные и припаянные к печатной плате, рассматриваются случаи, когда ручная пайка и выпайка все еще важны, и показано, как компания Highleap Electronics надежно обрабатывает контакты разъемов в производственных масштабах.

1. Что такое паяные контакты на печатной плате?

Контакты для пайки на печатных платах — это металлические штырьки, выводы или клеммы (чаще всего на разъемах и штырьках), которые проходят через отверстия в плате и припаиваются к металлизированным контактным площадкам, обеспечивая прочное электрическое и механическое соединение. В отличие от контактов поверхностного монтажа, которые располагаются на поверхности, эти контакты проходят сквозь плату, обеспечивая прочное соединение, устойчивое к механическим нагрузкам, поэтому они так часто используются в разъемах и штырьках.

Это технология сквозного монтажа: контакт расположен в металлизированном сквозном отверстии, а припой заполняет его, соединяя контакт с медью с обеих сторон. Механическая прочность является основной причиной сохранения использования контактов сквозного монтажа в разъемах, силовых клеммах и любых устройствах, которые подключаются, вытягиваются или подвергаются нагрузке, даже в конструкциях поверхностного монтажа. Понимание более широкого контекста технологии сквозного монтажа делает этапы пайки и выпайки, описанные ниже, гораздо более понятными.

2. Как припаять штыревые разъемы к печатной плате.

Для пайки штыревых контактов вставьте штырь в отверстия, прихватите один из контактов, чтобы зафиксировать его в правильном положении, затем нагрейте каждую контактную площадку и контакт вместе и подавайте припой так, чтобы он растекался вокруг контакта и заполнял отверстие, образуя гладкое конусообразное соединение. Главное — нагревать соединение, а не припой, чтобы он хорошо смачивал поверхность. Метод:

• Вставьте и прикрепите один штифт. Установите разъем, затем припаяйте один из концевых контактов, удерживая разъем ровно и прямо; перед выполнением остальных действий проверьте правильность выравнивания.
• Нагрейте соединение. Прикоснитесь паяльником к контактной площадке и штырю на мгновение, чтобы оба нагрелись, это позволит припою смочить обе поверхности.
• Нанесите припой на соединение. Нанесите припой на нагревательную площадку и штифт (не непосредственно на наконечник паяльника) так, чтобы он растекся вокруг штифта и заполнил гальваническое отверстие.
• Старайтесь, чтобы конус был чистым. Хорошее соединение должно быть блестящим и вогнутым, смачивая штифт и контактируя с контактной площадкой; уберите паяльник и дайте ему остыть, не трогая.

Для лучшего смачивания используйте флюс, а для предотвращения перегрева контактной площадки — паяльник с регулировкой температуры. Такая ручная работа подходит для прототипов и доработок — это базовая техника пайки и выпайки штырьковых разъемов, которую должен знать каждый инженер, — но для больших объемов машинная пайка быстрее и надежнее.

3. Как выпаять контакты, не повредив плату.

Для выпаивания контактов расплавьте соединение и удалите расплавленный припой с помощью отсоса для припоя или оплетки для выпаивания, освобождая каждый контакт по отдельности. Для многоконтактных разъемов используйте паяльный пистолет или добавьте свежий припой, чтобы равномерно распределить тепло и все контакты отделились одновременно. Многоконтактные детали представляют собой сложную задачу, поскольку для извлечения детали без повреждения контактных площадок необходимо расплавить каждый контакт одновременно. Возможные подходы:

• Отдельные контакты: Нагрейте соединение и удалите припой с помощью подпружиненного отсоса для припоя или оплетки для выпаивания, после чего контакт легко отделится.
• Многоконтактные разъемы: Паяльник с нагретым полым наконечником расплавляет и откачивает воздух из каждого соединения, что является самым чистым способом снятия контактной группы.
• Без оружия: Добавление свежего припоя для соединения нескольких контактов может распределить тепло, благодаря чему они останутся расплавленными и склеенными, пока вы будете отсоединять деталь, или же можно разрезать пластиковый корпус и удалять контакты по одному.
• Защитите подушечки: Никогда не прилагайте чрезмерных усилий к контакту, пока припой затвердел — поднятие или выдергивание холодных контактов приводит к повреждению медных контактных площадок и порче платы.

Постоянный риск заключается в повреждении накладок из-за нетерпения или чрезмерного нагрева, что приводит к их отслоению и превращает простую переделку в ремонт. На сквозных отверстиях с покрытием ствол добавляет прочности, но накладки на поверхности все еще уязвимы, поэтому более важна стабильная техника, чем сила.

4. Припаянные штифты против штифтов, запрессованных в корпус: что использовать?

Припаянные контакты соединяются припоем для обеспечения максимальной совместимости и минимальных затрат на оснастку, в то время как контакты, запрессованные в металлизированные отверстия, вдавливаются в них для образования беспаечного соединения — запрессовка подходит для разъемов с большим количеством контактов, очень толстых плат и высоконадежных применений, где избегается усталость паяного соединения. Оба способа обеспечивают сквозное соединение, но по-разному:

• Припаянные контакты Они основаны на паяном соединении, работают со стандартными процессами и являются стандартными для большинства разъемов и коннекторов.
• Пресс-штифты Имеет податливую секцию, которая деформируется в металлизированном отверстии, обеспечивая газонепроницаемое соединение без пайки, идеально подходит для больших разъемов и объединительных плат, где пайка сотен контактов нецелесообразна или где надежность паяного соединения при вибрации имеет важное значение.

Для запрессовки требуется точное определение размеров отверстий, покрытие и правильная конструкция контактов, поэтому это технологическое решение принимается совместно с производителем. Оба фактора являются частью более широкой картины разъемов для печатных плат , и выбор между пайкой и беспайкой отражает более широкий компромисс между поверхностным монтажом и сквозным монтажом — прочность и удобство обслуживания против простоты процесса.

5. Распространенные дефекты паяных выводов и способы их предотвращения.

Наиболее распространенные дефекты припоя — это перемычки между контактами, холодные соединения, недостаточное заполнение отверстий и отслоение контактных площадок, и у каждого из них есть четкая причина и способ устранения. Знание этих дефектов превращает переделку в профилактику:

Общим моментом является контроль температуры и объем припоя. В серийном производстве эти соединения выполняются методом волновой пайки или селективной пайки, при которых каждый вывод подвергается равномерному нагреву и нанесению припоя, после чего проводится контроль качества — это гораздо более воспроизводимо, чем ручная пайка рядов выводов. Характер дефектов при этих процессах хорошо изучен, как показано на примере дефектов волновой пайки.

6. Как компания Highleap осуществляет пайку выводов для сквозных отверстий в промышленных масштабах.

Компания Highleap производит пайку выводов для сквозного монтажа в больших объемах с использованием волновой или селективной пайки, а также запрессовку там, где это необходимо для конструкции, в рамках единого технологического процесса сборки, поэтому разъемы и штыревые соединения получаются качественными и проверенными, а не требуют ручной обработки. Процесс адаптируется к конкретной плате: волновая пайка для множества сквозных соединений, селективная пайка, когда на плате, преимущественно предназначенной для поверхностного монтажа, имеется лишь несколько компонентов для сквозного монтажа, которые не должны мешать расположенным рядом компонентам.

Поскольку контакты в сквозных отверстиях обычно подвергаются механическим нагрузкам, качество соединения и целостность контактных площадок имеют значение, поэтому сборка проверяется, и, где это необходимо, отверстия и покрытие указываются для обеспечения надежности запрессовки. Компания Highleap обеспечивает это посредством полной сборки печатных плат со сквозными отверстиями, а также поверхностного монтажа в рамках комплексного решения «под ключ» . При запросе коммерческого предложения укажите разъемы и контакты, количество контактов в сквозных отверстиях, необходимость пайки или запрессовки, а также толщину платы, чтобы был применен правильный технологический процесс.

7. Часто задаваемые вопросы о контактных выводах для пайки печатных плат

При какой температуре следует паять штыревые разъемы?

Для большинства контактных выводов подходит паяльник с регулируемой температурой около 315–370 °C, при этом для бессвинцового припоя температура выше, чем для свинцового. Цель состоит в том, чтобы быстро нагреть контактную площадку и вывод, чтобы припой смачивал площадку, не задерживаясь на ней слишком долго, что может привести к отрыву выводов.

Как снять разъем с печатной платы без паяльника?

Нанесите свежий припой на несколько контактов, чтобы они оставались расплавленными и склеились, пока вы будете аккуратно извлекать разъем, или разрежьте пластиковый корпус и выпаяйте контакты по отдельности. Никогда не вытаскивайте контакт, пока припой затвердел, так как это отклеит контактные площадки.

Почему мои штырьки постоянно замыкаются?

Обычно при слишком малом шаге выводов используется слишком много припоя. Используйте меньше припоя, добавьте флюс так, чтобы он растекался по контактным площадкам, а не между выводами, и удалите любые перемычки с помощью выпаивающей оплетки.

Можно ли повторно использовать штыревые разъемы после выпаивания?

Часто да, если их снять аккуратно, без изгиба или перегрева, хотя пластиковая прокладка может быть повреждена от нагрева. Для работ, критически важных с точки зрения надежности, использование новых выпускных коллекторов — более безопасный выбор.

Что такое штифт с запрессованной посадкой и требуется ли его пайка?

Штифт с запрессовкой имеет податливую секцию, которая вдавливается в металлизированное отверстие, образуя беспаечное, газонепроницаемое соединение — пайка не требуется. Он используется в разъемах с большим количеством контактов, а также в высоконадежных или толстостенных печатных платах.

Нужен ли флюс для пайки контактов?

Да — флюс удаляет оксиды, благодаря чему припой правильно смачивает контакт и площадку. В сердцевине припоя содержится флюс, но добавление дополнительного флюса при пайке или выпаивании контактов улучшает текучесть и значительно упрощает получение чистых соединений.