Vitbok: Grunderna i pressmontering
INPRESSNINGSZONEN SOM ETT ROBUST ALTERNATIV TILL LÖDNING
INLEDNING
Sedan pressmonteringstekniken introducerades inom telekommunikationsbranschen har den utvecklats till en etablerad nyckelteknologi inom fordons- och industriell elektronik. Mot bakgrund av aktuella trender som elektrifiering, autonom körning och Industri 4.0 ökar kraven på tillförlitliga och hållbara anslutningssystem ständigt.
Särskilt i tuffa driftsmiljöer med vibrationer, temperaturväxlingar, fukt och mekanisk belastning övertygar pressinpressningstekniken genom hög processäkerhet och långsiktig stabilitet. Trots olika utformningar av presszonen har alla lösningar samma mål: en varaktigt mekaniskt fast och elektriskt tillförlitlig anslutning mellan kretskortet och kontakten.
Detta uppnås genom att presszonen utformas större än kretskortets hål och pressas in med en definierad kraft. På så sätt skapas en gastät, elektriskt stabil och mekaniskt belastbar anslutning med konstant låg kontaktmotstånd.
Särskilt i tuffa driftsmiljöer med vibrationer, temperaturväxlingar, fukt och mekanisk belastning övertygar pressinpressningstekniken genom hög processäkerhet och långsiktig stabilitet. Trots olika utformningar av presszonen har alla lösningar samma mål: en varaktigt mekaniskt fast och elektriskt tillförlitlig anslutning mellan kretskortet och kontakten.
Detta uppnås genom att presszonen utformas större än kretskortets hål och pressas in med en definierad kraft. På så sätt skapas en gastät, elektriskt stabil och mekaniskt belastbar anslutning med konstant låg kontaktmotstånd.
GRUNDER
Vid pressinmatningstekniken upprättas en elektrisk förbindelse mellan kontaktdonet och kretskortet genom att en kontaktstift (pin) pressas in i ett genomgående hål i kretskortet.
Pressinmatningstekniken bygger på en enkel princip:
Kontaktstiftets presszon har i tvärsnitt en större diagonal än det metalliserade hålet i kretskortet. Den deformation som uppstår vid pressningen tas upp av den flexibla zonen på kontaktstiftet, så att kretskortshylsan endast deformeras marginellt. Därigenom uppstår en kallsvetsning mellan kontaktstiftet och det metalliserade kretskortshålet: en gastät, korrosionssäker, lågohmsk och elektriskt högledande förbindning. Denna förblir permanent stabil även vid höga mekaniska och termiska belastningar – såsom vibrationer, böjning och kraftiga temperaturväxlingar.
Vi rekommenderar övervakning under pressningsprocessen. Kraft-väg-analyser samt kamerabaserade system möjliggör en tillförlitlig bedömning av anslutningskvaliteten.
Förutom den beprövade pressningstekniken med vår pressningszon Tcom press® erbjuder ept även andra anslutningstekniker, såsom lödda genomgående anslutningar, THR eller SMT – var och en anpassad efter tillämpningen.
Pressinmatningstekniken bygger på en enkel princip:
Kontaktstiftets presszon har i tvärsnitt en större diagonal än det metalliserade hålet i kretskortet. Den deformation som uppstår vid pressningen tas upp av den flexibla zonen på kontaktstiftet, så att kretskortshylsan endast deformeras marginellt. Därigenom uppstår en kallsvetsning mellan kontaktstiftet och det metalliserade kretskortshålet: en gastät, korrosionssäker, lågohmsk och elektriskt högledande förbindning. Denna förblir permanent stabil även vid höga mekaniska och termiska belastningar – såsom vibrationer, böjning och kraftiga temperaturväxlingar.
Vi rekommenderar övervakning under pressningsprocessen. Kraft-väg-analyser samt kamerabaserade system möjliggör en tillförlitlig bedömning av anslutningskvaliteten.
Förutom den beprövade pressningstekniken med vår pressningszon Tcom press® erbjuder ept även andra anslutningstekniker, såsom lödda genomgående anslutningar, THR eller SMT – var och en anpassad efter tillämpningen.
FÖRDELAR MED INPRESSNINGSTEKNIK
Jämfört med traditionell lödteknik erbjuder pressmonteringstekniken många fördelar ur kvalitetsmässig, ekonomisk, funktionell och miljömässig synvinkel. Den kännetecknas av mycket hög tillförlitlighet och mekanisk hållfasthet och är särskilt tålig mot stötar och vibrationer. Dessutom undviks typiska fel som kalla lödpunkter eller kortslutningar.
Även ekonomiskt övertygar presstekniken genom sin reparerbarhet och kostnadseffektiva bestyckning. Funktionellt möjliggör den en processsäker bearbetning utan termisk belastning på kretskortet, vilket skonsamt behandlar komponenterna. Samtidigt förblir kontaktdonens kontakter fria från lödtenn.
Dessutom erbjuder pressinpressningstekniken ekologiska fördelar, eftersom varken lödångor eller flussmedelsrester uppstår och ytterligare rengöringsprocesser kan undvikas. Den uppfyller därmed aktuella miljökrav och riktlinjer som RoHS och WEEE.
Även ekonomiskt övertygar presstekniken genom sin reparerbarhet och kostnadseffektiva bestyckning. Funktionellt möjliggör den en processsäker bearbetning utan termisk belastning på kretskortet, vilket skonsamt behandlar komponenterna. Samtidigt förblir kontaktdonens kontakter fria från lödtenn.
Dessutom erbjuder pressinpressningstekniken ekologiska fördelar, eftersom varken lödångor eller flussmedelsrester uppstår och ytterligare rengöringsprocesser kan undvikas. Den uppfyller därmed aktuella miljökrav och riktlinjer som RoHS och WEEE.
NACKDELAR MED INPRESSNINGSTEKNIK
Trots sina många fördelar har pressmonteringstekniken även vissa begränsningar jämfört med lödtekniken. Den ställer höga krav på kretskortets kvalitet, särskilt vad gäller hålens diameter och toleranser, och kräver specialverktyg samt utrustning, vilket medför högre investeringskostnader.
Dessutom uppstår mekaniska påfrestningar under pressmonteringsprocessen, vilket kan leda till skador om tekniken används på fel sätt. Även miniatyriseringen är delvis begränsad jämfört med lödtekniken.
Dessutom uppstår mekaniska påfrestningar under pressmonteringsprocessen, vilket kan leda till skador om tekniken används på fel sätt. Även miniatyriseringen är delvis begränsad jämfört med lödtekniken.
URVALSKRITERIER FÖR INPRESSNINGSTEKNIK
En tillförlitlig pressanslutning bygger på ett optimalt samspel mellan flera kvalitetsegenskaper. Avgörande är framför allt utformningen av presszonen, den specifika tillämpningen, kretskortets egenskaper samt tillverkningsprocessen.
Endast när dessa faktorer är väl avstämda mot varandra kan presstekniken nå sin fulla potential och garantera en varaktigt stabil, mekaniskt tålig och elektriskt säker anslutning.
Endast när dessa faktorer är väl avstämda mot varandra kan presstekniken nå sin fulla potential och garantera en varaktigt stabil, mekaniskt tålig och elektriskt säker anslutning.
I. Urvalskriterier för kretskort
Tabellen jämför olika ytbehandlingar för kretskort med avseende på skikttjocklek och lämplighet för pressmontering.
| Yta | |||||
| Immersion Sn | ENIG | Immersion Ag | OSP | HAL blyfri | |
| Skikttjocklek | 0,8 till 0,2 µm | 5 µm Ni 0,1 µm Au | 0,1–0,2 µm | 0,1–0,5 µm | <5–50 µm |
| Lämplighet för pressinläggningsteknik | mycket bra | begränsad* | begränsad* | bra | begränsad* |
Tennförzinkning är bäst lämpad, OSP anses vara bra, medan ENIG, silverförzinkning och blyfri HAL endast är delvis lämpliga – beroende på tillämpningen.
Dessutom visas typiska insprutningszoner, som oftast består av tenn eller tennlegeringar på ett nickelskikt. Sammantaget visar broschyren tydligt att valet av ytbehandling har en avgörande inverkan på kvaliteten och tillförlitligheten hos presstekniken och måste göras noggrant beroende på tillämpningen.
Dessutom visas typiska insprutningszoner, som oftast består av tenn eller tennlegeringar på ett nickelskikt. Sammantaget visar broschyren tydligt att valet av ytbehandling har en avgörande inverkan på kvaliteten och tillförlitligheten hos presstekniken och måste göras noggrant beroende på tillämpningen.
II. Urvalskriterier för presszonen
I presszonen är följande ytbeläggningar möjliga: matt tenn, tenn-bly, silver-tenn eller tenn-silver samt indiumbeläggningar, i samtliga fall på ett nickelskikt.
| Ytor | ||
| 0,30–1,50 µm Sn matt | över | 1–3 µm matt Ni |
| 0,30–1,50 µm SnPb 92/8–97/3 matt | över | 1–3 µm matt Ni |
| 0,35–1,50 µm AgSn eller SnAg | över | 1–3 µm matt Ni |
| 0,30–1,50 µm In | över | 1–3 µm matt Ni |
Rätt ytbehandling är avgörande för en tillförlitlig presspassning. Den påverkar presskrafterna och måste kunna deformeras plastiskt under belastning utan att skadas. Samtidigt säkerställer den en stabil elektrisk kontakt, skyddar mot korrosion och minskar övergångsresistansen. En lämplig ytbehandling bidrar dessutom till att undvika skador på kretskortet och garanterar en säker, reproducerbar process.
HÅLSTRUKTUR
För att uppnå en högkvalitativ presspassningsförbindelse måste man vid tillverkningen av kretskort särskilt beakta borrhålets diameter, sluthålets diameter, kopparhylsans tjocklek och kretskortets yta.
Rätt hålkonstruktion är avgörande, eftersom den direkt påverkar anslutningens mekaniska stabilitet och elektriska tillförlitlighet. Endast med korrekt anpassade hål- och hylsmått uppnås den nödvändiga presspassningen, som garanterar ett säkert fäste och en konstant kontakt. Avvikelser kan leda till för höga presskrafter, skador på genomgående anslutningar eller otillräcklig kontakt. Dessutom bidrar en lämplig hålkonstruktion till att utjämna tillverkningstoleranser och säkerställa en jämn processkvalitet.
Följande hålkonstruktion är ett exempel på ett utförande.
Rätt hålkonstruktion är avgörande, eftersom den direkt påverkar anslutningens mekaniska stabilitet och elektriska tillförlitlighet. Endast med korrekt anpassade hål- och hylsmått uppnås den nödvändiga presspassningen, som garanterar ett säkert fäste och en konstant kontakt. Avvikelser kan leda till för höga presskrafter, skador på genomgående anslutningar eller otillräcklig kontakt. Dessutom bidrar en lämplig hålkonstruktion till att utjämna tillverkningstoleranser och säkerställa en jämn processkvalitet.
Följande hålkonstruktion är ett exempel på ett utförande.
| LP-material | FR4 | |
| Nominellt hål | Ø 1,0 mm | |
| A | Kretskortstjocklek | min. 1,44 mm |
| B | Ändhål | Ø 1,0 +0,09 / -0,06 mm |
| C | Grundhål | 1,15 ±0,025 mm |
| D | Cu-skikt | min. 25 µm |
| E | Yta | kemisk Sn-skikt, 0,5–1,5 µm |
| F | Restring | min. 0,1 mm |
BEARBETNING
För en varaktigt mekaniskt och elektriskt tillförlitlig anslutning är en kontrollerad pressningsprocess avgörande. Det är absolut nödvändigt att använda ett övre verktyg samt en mothållare.
Det övre verktyget överför pressens kraft till kontakten, medan mothållaren stöder kretskortet och skyddar det mot mekaniska påfrestningar. Beroende på kontaktdon används plattverktyg eller kamverktyg.
Om verktygen inte är optimalt anpassade till varandra kan oönskade krafter påverka kretskortet och skada redan monterade komponenter. Presskraften bör helt tas upp av underverktyget.
Kretskort med pressade kontaktdon bör inte värmas upp över 125 °C.
Det övre verktyget överför pressens kraft till kontakten, medan mothållaren stöder kretskortet och skyddar det mot mekaniska påfrestningar. Beroende på kontaktdon används plattverktyg eller kamverktyg.
Om verktygen inte är optimalt anpassade till varandra kan oönskade krafter påverka kretskortet och skada redan monterade komponenter. Presskraften bör helt tas upp av underverktyget.
Kretskort med pressade kontaktdon bör inte värmas upp över 125 °C.
Sammanfattning
Pressmonteringstekniken utgör ett effektivt och framtidssäkert alternativ till traditionell lödteknik. Den utmärker sig genom hög processäkerhet, utmärkt mekanisk stabilitet och en varaktigt tillförlitlig elektrisk anslutning – även under krävande driftsförhållanden.
Särskilt mot bakgrund av den ökande elektrifieringen, stigande effekttätheter och växande krav på robusthet och livslängd erbjuder pressmonteringstekniken avgörande fördelar. En förutsättning för optimal prestanda är dock ett precist samspel mellan presszonen, kretskortet och tillverkningsprocessen.
En viktig framgångsfaktor är valet av en optimalt utformad presszon. Presszonerna från ept GmbH – särskilt Tcom press®-tekniken – kännetecknas av ett mycket välkontrollerat pressbeteende, låg belastning på kretskortet och hög stabilitet i processfönstret. Detta minimerar skador på genomgående kontakter och säkerställer samtidigt varaktigt stabila elektriska kontakter. Dessutom möjliggör geometrin hos ept:s presszon en tillförlitlig bearbetning även vid snäva toleranser och krävande kretskortskonstruktioner.
Som erfaren specialist inom anslutningsteknik erbjuder ept GmbH skräddarsydda lösningar inom pressteknik. Med innovativa tekniker som Tcom press®-presszonen, omfattande applikationskunskap och hög tillverkningskompetens hjälper ept sina kunder att realisera tillförlitliga och ekonomiska anslutningslösningar för krävande applikationer.
Särskilt mot bakgrund av den ökande elektrifieringen, stigande effekttätheter och växande krav på robusthet och livslängd erbjuder pressmonteringstekniken avgörande fördelar. En förutsättning för optimal prestanda är dock ett precist samspel mellan presszonen, kretskortet och tillverkningsprocessen.
En viktig framgångsfaktor är valet av en optimalt utformad presszon. Presszonerna från ept GmbH – särskilt Tcom press®-tekniken – kännetecknas av ett mycket välkontrollerat pressbeteende, låg belastning på kretskortet och hög stabilitet i processfönstret. Detta minimerar skador på genomgående kontakter och säkerställer samtidigt varaktigt stabila elektriska kontakter. Dessutom möjliggör geometrin hos ept:s presszon en tillförlitlig bearbetning även vid snäva toleranser och krävande kretskortskonstruktioner.
Som erfaren specialist inom anslutningsteknik erbjuder ept GmbH skräddarsydda lösningar inom pressteknik. Med innovativa tekniker som Tcom press®-presszonen, omfattande applikationskunskap och hög tillverkningskompetens hjälper ept sina kunder att realisera tillförlitliga och ekonomiska anslutningslösningar för krävande applikationer.