IDC 和Press-Fit 在汽車中的未來

來源：?作者：線束世界-Jimmy?2021-07-14 10:16

十多年來，絕緣置換連接器 (IDC) 和Press-Fit或兼容引腳技術(shù)已被證明是關(guān)鍵汽車應(yīng)用中最可靠的兩種接觸系統(tǒng)。這些高可靠性觸點(diǎn)部署在各種系統(tǒng)中，例如安全氣囊、發(fā)動(dòng)機(jī)和變速箱控制單元（即車載計(jì)算機(jī)），可在車輛的整個(gè)生命周期內(nèi)提供連續(xù)的氣密或冷焊端接。

為了實(shí)現(xiàn)這種超可靠的互連水平，每個(gè)端子在導(dǎo)線或 PCB 插入過程中都要經(jīng)歷不同程度的彈性和塑性變形。一旦處于最終就位位置，兩個(gè)連接系統(tǒng)都會持續(xù)保持施加的力（膨脹或壓縮）以確保接觸完整性，即使在暴露于極端溫度、沖擊、振動(dòng)和熱膨脹的情況下也是如此。

圖 1 中的 IDC 橫截面顯示了典型的電線連接，其中電線插入相對的磷青銅端子尖齒之間，在極端溫度和撓度范圍內(nèi)表現(xiàn)出卓越的抗疲勞性。在插入過程中，當(dāng)單股線被壓縮到觸點(diǎn)的“U”形槽中時(shí)，它們的形狀會發(fā)生物理變化，該槽在尺寸上與特定的線徑相匹配。由于材料厚度和接觸幾何形狀，IDC 尖齒具有足夠的彈性來消除在電線插入過程中產(chǎn)生的力。這可以防止尖齒切入單個(gè)導(dǎo)體并最終削弱連接。然后，相對的尖齒在電線上保持高水平的壓縮力，以在整個(gè)極端環(huán)境條件下保持連續(xù)的氣密連接。

汽車行業(yè)的一個(gè)非常普遍的做法是用灌封化合物封裝電子模塊或接線端子，以使其不受天氣影響并防止?jié)駳膺M(jìn)入。傳統(tǒng)的僅彈性（即，僅壓縮彈簧力）接觸系統(tǒng)無法保證灌封材料在灌封過程或熱膨脹過程中不會遷移到接觸接頭中。通常，如果僅使用彈簧力的連接出現(xiàn)故障，則故障時(shí)間會更長，并且在裝配過程中不可見?；蛘?，適當(dāng)設(shè)計(jì)的 IDC 端接可消除灌封材料在端子和導(dǎo)體之間遷移的能力。

圖 2 中的壓配或順應(yīng)引腳部分描繪了已插入 PCB 鍍通孔 (PTH) 中的引腳。當(dāng)銷插入孔中時(shí)，它會經(jīng)歷與 IDC 中完全相同的彈性和塑性變形過程。同樣，針獨(dú)特的針眼幾何形狀和基礎(chǔ)磷青銅材料的固有特性提供了足夠的靈活性，可在插入過程中變形和壓縮，有效防止鍍通孔的任何損壞或疤痕，這會危及連接的長期可靠性。結(jié)果是一個(gè)高反力或主動(dòng)接觸系統(tǒng)，可根據(jù)需要進(jìn)行調(diào)整，以在最惡劣的條件下保持高度完整性的連接。

汽車市場轉(zhuǎn)向壓配合端接的關(guān)鍵驅(qū)動(dòng)因素之一是在電鍍通孔內(nèi)施加的長期、主動(dòng)或連續(xù)接觸力。隨著汽車電子系統(tǒng)變得越來越復(fù)雜以及我們汽車的使用壽命開始延長，傳統(tǒng)的焊接連接器系統(tǒng)開始因老化或焊料脆化而出現(xiàn)故障。

絕緣置換連接器 (IDC) 和Press-Fit或兼容引腳技術(shù)在其設(shè)計(jì)、開發(fā)和集成到連接系統(tǒng)中提供了多年的經(jīng)驗(yàn)。IDC 最早于 1960 年代初開發(fā)，兼容引腳技術(shù)出現(xiàn)于 1970 年代后期。兩者都從計(jì)算機(jī)級連接系統(tǒng)開始，然后經(jīng)過幾何和材料選擇的幾次不同迭代，最終演變成如今被廣泛認(rèn)可的高可靠性、經(jīng)過行業(yè)驗(yàn)證的汽車電線和 PCB 級連接解決方案?，F(xiàn)在在獨(dú)立連接系統(tǒng)市場上久經(jīng)考驗(yàn)，這兩種連接系統(tǒng)的高可靠性聲譽(yù)也歸功于其基礎(chǔ)磷青銅材料的卓越性能特征，其等級或成分（例如，CuSN6、CuNiSi , 和 STOL78) 可以根據(jù)最終客戶的應(yīng)用要求進(jìn)行調(diào)整，包括：極端溫度、增強(qiáng)的導(dǎo)電性以及苛刻的拉伸或屈服強(qiáng)度要求。

目前正在開發(fā)將這兩種接觸技術(shù)結(jié)合成材料和接觸幾何形狀的完美結(jié)合的新一代連接器，以創(chuàng)建專為惡劣環(huán)境而設(shè)計(jì)的雙端、氣密、線對板 (WTB) 連接系統(tǒng)汽車應(yīng)用。

圖 3 說明了從單個(gè)解決方案到組合封裝的轉(zhuǎn)變，這將為汽車設(shè)計(jì)人員提供用于離散 WTB 連接的有效新解決方案。這項(xiàng)創(chuàng)新的最大優(yōu)勢之一是在嚴(yán)苛或要求苛刻的應(yīng)用中消除了昂貴的兩件式連接器系統(tǒng)，而這些應(yīng)用僅依賴于僅依靠彈性、彈簧力的接觸系統(tǒng)。這種新型組合式連接器在設(shè)計(jì)時(shí)也考慮到了雙組裝方法。它可以在電路板構(gòu)建過程中預(yù)安裝到 PCB 上，允許在最終組裝時(shí)使用任何標(biāo)準(zhǔn)的扁平巖石固定工具將電線插入并壓入到位，并且還提供在線束上預(yù)安裝連接器的選項(xiàng)，允許在最終組裝時(shí)將其壓入 PCB 中。第二種工藝特別適用于需要保護(hù)電路板和組件免受環(huán)境影響的保形涂層工藝。在這種情況下，可以在涂層過程中用 Kapton? 或其他類似膠帶簡單地覆蓋 PTH 圖案，因?yàn)樗苋菀兹コ?，從而可以將連接器線束壓入到位。

除了標(biāo)準(zhǔn)的 WTB 接口之外，這種新的接觸技術(shù)將提供新的封裝選項(xiàng)，用于連接兩個(gè)非常接近的 PCB，但與傳統(tǒng)板對板連接器的方向或?qū)R位置不同。同樣，與其使用會增加成本的多個(gè)兩件式連接器，它們還可以輕松可靠地將簡單的跳線組件壓入到位。這些類型的連接通常使用 FFC/FPC 類型的電纜進(jìn)行，該電纜跨接在兩個(gè)零插入力 (ZIF) 連接器之間。然而，雖然功能正常，但確保將完整深度的電纜正確手動(dòng)插入這些類型的連接器需要特別小心和檢查，尤其是在執(zhí)行器可能會打開的高振動(dòng)應(yīng)用中。與 FFC/FPC 類型連接器相比，新的組合觸點(diǎn)將提供的另一個(gè)顯著優(yōu)勢是能夠使用多種顏色編碼的離散線規(guī) (18 – 24AWG) 來滿足更高的載流能力，這可以促進(jìn)更簡單和更傳統(tǒng)的布線并在整個(gè)車輛中進(jìn)行路由。

基于高性能基礎(chǔ)材料和經(jīng)過驗(yàn)證的接觸技術(shù)的結(jié)合，這種新一代連接器——目前正在投放市場，用于嚴(yán)苛汽車應(yīng)用的工程評估——準(zhǔn)備幫助注重質(zhì)量的汽車市場克服設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)，實(shí)現(xiàn)下一代高可靠性車載電子設(shè)備。