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汽車制造商對其供應基地的要求越來越高,這對于汽車零配件供應商來說已經(jīng)是一件眾所周知的事情。就連接器供應商而言,這意味著對產(chǎn)品的性能、穩(wěn)定性和成本的要求更加嚴格。供應商只有不斷革新產(chǎn)品及工藝,滿足客戶的這些需求,才能處于優(yōu)勢地位。
一輛典型輕型汽車大約有1500個連接點,其中50%到60%用于關鍵的配電功能。汽車連接器被用于日益惡劣的環(huán)境,包括溫度(低至零下40°C,高達零上155°C)、振動、氧化作用以及摩擦腐蝕,我們開始認識到設計攻關的重要性。
實際上這件事情做起來并不簡單,大多數(shù)商業(yè)電子元器件出現(xiàn)故障時最多讓人感到煩惱失意,可是如果關鍵汽車零配件連接出現(xiàn)問題,則會引起火災報警器、制動器或安全氣囊失靈,導致嚴重后果。
連接器制造商必須識別并分析環(huán)境中那些可能對連接器性能造成影響的物理和機械現(xiàn)象。按照汽車制造商規(guī)定的應用條件,為了評估連接器的穩(wěn)定性,連接器制造商實施了精細的測試程序。如果出現(xiàn)連接器故障,大多可確定為下述三種故障模式之一:摩擦腐蝕、電氣故障以及連接器接插問題。
摩擦腐蝕與電鍍問題
腐蝕性氣體、高濕度和強烈振蕩是引起氧化作用和摩擦腐蝕,并導致連接器故障的三大條件。這些環(huán)境因素會對錫和鉛錫接觸表面造成極大的影響,有90%的連接器表面屬于這種情況。
通常,人們采用電鍍貴重金屬的方式,如鍍金或鍍銀,因為這些金屬不會發(fā)生氧化作用。這些鍍層的厚度從0.5µm至1.27µm不等。然而,令人遺憾的是,由于含有這些貴重金屬以及對其加工使得這類電鍍工藝價格不菲,所以人們盡可能少用這類電鍍材料。在汽車電氣線束應用中,大約只有10%的連接點使用了這類金屬。
其結果是,一些主要的連接器供應商,例如FCI給出了其他可供選擇的電鍍解決方案(例如純錫電鍍、錫-特氟隆TinTeflon、NXT和壓合技術),不僅滿足了OEM的成本要求,而且產(chǎn)品具有同樣的性能。
因為必須符合高標準的汽車規(guī)格要求,源于電信市場的壓合端子技術(連接器到電路板)備受矚目。由于汽車PCB比應用于電信行業(yè)PCB要薄,操作溫度(125oC)也要高很多而且使用環(huán)境有振動,想要將這種技術引入到汽車系統(tǒng)不是一件容易的事情。
這種技術帶來了顯著的工藝成本效益,它將一個無焊錫引腳壓入到金屬PCB板孔中。為適用于嚴格的汽車應用條件,F(xiàn)CI壓合端子經(jīng)過專門的設計,在插入PCB時提供完全可控的力度,將阻力和變形降到最低,確保與PCB的接口穩(wěn)固。
由于比波峰焊更具成本效益,加之工藝完全自動化,降低了PCB成本,F(xiàn)CI蝶形解決方案(和相關的應用工具)越來越受到汽車制造商的青睞。除性能優(yōu)越(兼容SMT工藝以及卓越地保持元件的完整性)以外,由于不存在對PCB的熱沖擊和錫橋的風險,它還提高了附加工藝質(zhì)量。
此外,F(xiàn)CI發(fā)現(xiàn):在壓合應用中使用正確的電鍍工藝和引腳的條件下,當觸點受各種外部條件制約(例如:急劇的溫度變化、相對濕度變化、長期處于干燥環(huán)境和氣體腐蝕)的時候,觸點抗阻性一直保持較小變化。然而,隨著引腳數(shù)量的增加,壓力會變得很大,所以在將連接器插入到基座時應非常小心。
FCI研制了一種名為“NXT”的新型電鍍工藝。基于一種非晶態(tài)鎳的化學性質(zhì),它可以提供非常平滑均勻的電鍍表面,能夠大幅度減少金鍍層的厚度(大約減少80%)。在安全關鍵應用中,這種技術能支持極低的信號電流。
多引腳連接器向連接電鍍系統(tǒng)提出了另一個考驗。出于人體工程學的考慮,連接器插入力應盡可能小,但隨著電路計數(shù)的增加,插入連接器所需的力將會成比例增加。然而,電性能通常表明每個觸點都獲得高觸點壓力(通常引起高插入力),這與獲取低連接器插入力的目標是相抵觸的。