5个原因表明:2065连接器是手动焊接的可靠替代品

2022-03-10 照明小编 www.gdzrlj.com
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在当今日益自动化的时代,让人感到困惑的是,电子元件的手工焊接仍然是一种可行的连接技术。但是话又说回来,为什么不呢?自从公元前3000美索不达米亚以来,我们就一直在进行手工焊接。当然,那时的焊接点是与剑相关的,并且绝对是非电气的。但是,基本概念仍然是相同的——熔化/润湿一种金属以结合其他两种金属。

5个原因表明:2065连接器是手动焊接的可靠替代品

连接器行业对波峰焊和回流焊技术进行了一些创新,这些技术在某些类型的组件上是技术合理的,但是在将飞线(即电线)连接到印刷电路板时,仍然需要进行手工焊接。如果做得正确,这是一种久经考验的真正的连接方法,它得到了认可,-很大程度上是因为它做到了一点:它可以持久。

在本文中,我们将探讨手工焊接以及WAGO替代产品——2065系列表面安装PCB接线端子所遇到的挑战。

1.手工焊接不可重复

从本质上讲,手工焊接是不可复制的事件。尽管采取了各种预防措施,但手动工艺仍会引入各种不确定性。对于我们的独特个体而言,个性是如此美妙,但在工作场所,这却使我们的焊接连接缺乏一致性。我们可以尽我们所能去尝试,在手工焊接时,没有两个焊点可能完全相同。如果我们谨慎的话,也许可以在某种程度上进行标准化,但这意味着可以在整个项目中完成常规性是不现实的。所实现的温度、施加到连接上的物理压力、接近角度、材料的准备、接触时间和纯粹的操作员技能都是人为控制的变量,这些挑战使一次又一次地重复变得很困难。不同的人采用不同的焊接“样式”,这可能直接影响从一个工作站到下一个工作站的完整焊接连接的效率。

引入不可预测性的不仅是人为因素,还包括不可预测性。它包括工具、需焊接的材料以及焊料本身。焊接工具来自各种制造商。无论是电焊笔、电烙铁、焊枪还是介于这些之间的东西,它们都以各种瓦特数(以及相称不同的加热元件)排列,并具有各种形状和大小的笔尖和附件。每种方法都会影响焊接连接的均匀性。

这在实践中非常重要,因为我们要焊接的东西都连接到电气和电子部件上,或者与印刷电路板上的部件相邻。这些组件还具有无限数量的可用选项,每个选项都增加了一层复杂性,并且每个选项都有其自己的敏感度。LED、IC或晶体管中使用的半导体可能会非常脆弱,这取决于它们的材料,不仅会因施加热量和附近的热量而损坏,还会因意外接触未接地的尖端而导致电应力过大(EOS)事件,可能会导致破坏性的静电放电(ESD)——在测试或应用之前通常不会被发现。

例如,当我们探索手工焊接工艺的不可靠一致性、工作空间的条件和清洁度时,还有更多的考虑因素可能会对焊料的完整性产生不利影响。手工焊接站的清洁度往往比表面贴装应用中使用的自动化焊接站的清洁度低得多,这可能对连接完整性产生很大影响。可以说,即使我们的行业坚持要求越来越高的质量生产技术要求,但我们的手工焊接连接往往仍达不到这种合格水平。有时它们甚至不还差很多。太多的变量可能像与之交互的人一样疯狂地飘忽不定。

而WAGO的2065连接器得到了一致的应用和使用。

WAGO的2065系列表面安装(SMT)PCB接线端子设计用于每次都始终如一地连接和重新连接电线。它们可以与PCB组件中的其他电子组件集成到完全相同的自动回流焊接工艺中。自动化焊接工艺进行了一次优化,一次又一次地提供稳定且重复的结果以及完美的焊点。

在通过自动工艺将它们固定到印刷电路板上之后,它们准备好接受AWG 24至18的剥皮导线。每个连接器设计为仅需通过推入即可接受实心导体,而绞合导体可使用直观的操作工具。该工具可用于移除所有导线类型。WAGO作为弹簧压力连接技术的领导者已有60多的历史,可确保安装人员每次都进行完全相同的连接。因为没有变量,所以没有变异的可能性。从一开始就设计精度。

2.焊接温度很高

如前所述,如果每次都不精确地进行手工焊接,则施加的热量会对完成的连接的完整性产生严重的负面影响。因为焊料的成分通常是共晶的,这意味着所用金属的组合会在比单个元素本身更低的温度下熔化/凝固,因此必须适当缩放焊料装置的尺寸以匹配那些独特的温度。在较旧的焊枪/笔/烙铁中,这是使用可调节的双金属或磁性调节器完成的。在更现代的设备中,瓦数(进而是温度)是由微处理器控制的,该微处理器旨在提供更一致的输出。

任何焊接工具固有的挑战之一是该设备只能控制这么多。在开始冷却并再次启动循环之前,通常需要达到瓦数阈值(设定点)。实际上,加热和冷却的循环由于独特的散热因素而加剧,即被焊接的各个元件的热质量以及焊嘴本身的热质量。任意一个中较大的表面积都可以更快地散发热量,从而在温度再次上升达到规定的阈值时导致温度出现更大的波动。

人为因素增加了这种可变性。装置尖端如何应用于被加热的元件是一种实践但不完善的技术。如果接触面积较小,则热键合也将较小。相反,如果接触面积更大,则这导致热量传递更快。这两种用例之间的差异会在连接一致性方面产生很大差异。如果在接触区域存在由污染物引起的氧化物,这会阻碍顺利施加热量,则这种变化会变得更加复杂。

过多的热量或过快施加的热量可能会对其他近端组件产生热应力,例如,非常常见的导体绝缘层熔化,从而形成导线的裸露部分,这些裸露部分可能会在介电保护、弯曲和弯曲应力以及氧化风险方面成为薄弱点。

在任何情况下,温度变化都会对连贯的焊点产生深远的影响,并且常常产生负面影响。再次值得庆幸的是,有一个现成的解决方案。

WAGO的2065 PCB接线端子的连接与温度无关。

根据推荐的回流温度曲线优化了自动回流工艺,并消除了所有应用温度变化。然后,将高度紧凑(2.7毫米高)的2065 PCB接线端子连接到飞线,根本不需要任何特殊的温度考虑。如前所述,可以直接插入电线,也可以使用工具轻松插入电线。就是这样。温度或其固有挑战完全与电线连接过程的可靠性无关。

话虽这么说,因为WAGO是弹簧压力端接技术的创新者和公认的市场领导者——1977行业改变性的CAGECLAMP®的推出突显了这一点,因此他们在处理最终应用中的可变工作温度方面拥有数十的专业知识。弹簧压力技术的一大优点是它不受现场温度循环的严格影响。 2065采用简单的两件式结构设计:用于接触力的不锈钢弹簧和用于将电流和表面安装固定到PCB的镀锡铜外壳,其安装温度范围为-60°C至 120 ℃。如果在现场实际遇到过接近这些极限的温度,那么实际上2065将是最后幸存者之一。

5个原因表明:2065连接器是手动焊接的可靠替代品

3.冷焊点是看不见的危险

在许多可能的印刷电路板连接故障中,冷焊点是最有害的一种。首先,表面上看起来还不错。它们的缺陷是隐藏的,肉眼几乎看不见,但在测试或操作中却很明显。有多种方式会引起冷焊点,最常见的是在润湿过程中热量分布不均匀,从而导致焊料内部无法充分润湿,而外部看上去完全正常。当将焊接工具直接应用于焊料而不是应用于要焊接的组件引线时,经常会发生这种情况。使用符合RoHs的焊料更难以检测到该缺陷,因为这些焊料的外观类似于含铅焊料的冷焊点。尽管通过表面安装元件的回流焊接也可以实现冷焊点,但通过设计可以更好地控制和简化这些情况,以最大程度地降低这种风险。

当所涉及的助焊剂不能充分除去氧化物时,也会发生冷焊点。在助焊剂变为化学活性(从而消除氧化物)与焊料熔化之间存在时间间隔。这个时间间隔必须足够长,以使助焊剂能够正常工作,同时又不至于使焊料过热。焊剂活化和焊料液化所需的温度升高需要仔细协调,以免出现这两种极端情况。

造成冷焊点故障的另一个原因可能是在焊点完全冷却之前,外部向PCB引入了振动。将导线直接焊接到PCB时,这种风险更大。在此操作过程中移动的机会非常高。不管是什么原因,冷焊点都是导致失败/损坏的令人沮丧的原因。

2065的连接是明确的。

不仅是冷焊点会导致与电路板的电连接弱或不良,这令人担忧。那些薄弱或不良的联系并不明显,所以必须在现场重做或替换它。2065连接器显然不是这种情况。建立连接后,安装程序可以放心地看到已建立连接。知道在任何条件下(即使在那些振动情况下)接触力都是相同的,安装人员可以知道他们已经建立了良好的连接并且已经完成工作,因此可以走开。

4.焊锡扩散

不用说,因为焊料是导电材料,所以它实际上不应扩散为与PCB上的其他组件或焊盘接触。但是,我们都知道这种情况比我们希望的更多。这些焊料“桥”是明显的短路危险,会损坏设备,加速系统故障,因此应尽可能避免。这些桥可能是由于过量的焊料引起的,而过量的焊料没有被适当地清洗或从未触及的接触点中清除掉。

2065连接是干净的。

使用解决方案完全可以避免彻底清洗的可能性,这不仅是可行的,而且是绝对可取的。因为2065连接是干式连接,所以不会由于连接而桥接或短路。

5.焊锡太少

相反,焊接量太少的焊接连接显然有松动或劣质连接的风险。绝对缺乏质量可能会使连接不稳定、更易碎,并且容易断裂和失效。在电子电路中,这些松动的连接是昂贵的,并且最终是不必要的情况。仅需极少量的振动或破坏,即可松开弱焊接连接并造成危险情况。为了使焊接点充分发挥作用,焊料必须在所有侧面均匀地包围组件引线。任何薄弱点都会出现容易出线的点,导线可能会通过这些出线点断裂并脱离。

2065连接可以抵抗连接薄弱。

2065系列SMT PCB接线端子设计为在安装的整个生命周期内都具有完整的功能。它的动态弹簧不仅可以抵抗振动和热循环的影响,而且2065的拉拔破坏力超过60N或更高——这是工业标准要求的20 AWG电线的两倍以上。

总结

尽管安装人员多来已经成功地使用手工焊接技术将电线连接到PCB组件板上,但随着我们的行业超越手工工艺时代,WAGO的2065系列表面安装PCB接线端子提供了降低风险的选择。通过消除安装中的可变性,它们在最终产品的生命周期内易于使用、紧凑、安全、清洁、耐温度循环、可重复使用且可靠。换句话说,WAGO对质量的忠诚保证了每次连接的完整性。