Wysoce-niezawodne podkładki stykowe z pinami pogocharakteryzujący się twardym złoceniem i precyzyjną produkcją. Idealny do-interfejsów ładowania urządzeń przenośnych, medycznego sprzętu diagnostycznego, przemysłowych urządzeń testowych i połączeń między płytkami-do-płytek-wspierających projekty od prototypowania po masową produkcję.

DlaczegoPodkładka kontaktowa z pinem PogoProjekt określa niezawodność systemu

Większość inżynierów skupia się na samym sworzniu pogo, traktując współpracującą płytkę stykową jako kwestię drugorzędną. W praktyce często właśnie w tym miejscu dochodzi do awarii.

W ciągu ostatnich 15 lat wielokrotnie obserwowaliśmy te same tryby awarii w wielu projektach:

Płytki stykowe, które są zbyt małe, aby uwzględnić niewspółosiowość mechaniczną lub tolerancje obudowy.

Wykończenia powierzchni o niskiej-jakości wybrane w celu obniżenia kosztów produktów, które mają wytrzymać 50 000 cykli łączenia.

Konstrukcje podkładek-powlekanych bezpośrednio miedzią, stosowane-w zastosowaniach wysokoprądowych, bez uwzględnienia wzrostu temperatury i efektów termicznych.

Żadne z tych zagadnień nie jest szczególnie skomplikowane. Wyzwanie polega na podjęciu właściwych decyzji projektowych przed zbudowaniem pierwszego prototypu, zamiast na późniejszym naprawianiu problemów. W tym miejscu wiele projektów powoduje niepotrzebne opóźnienia i koszty.

Na tej stronie podsumowano wnioski, jakie wyciągnęliśmy z tych projektów, dotyczące wymiarów podkładki stykowej, wyboru powłoki,-obciążalności prądowej i wytycznych dotyczących układu.

Co sprawia, że ​​podkładka kontaktowa z pinem Pogo jest niezawodna?

Niezawodność zależy od trzech współdziałających czynników:konsystencja mechaniczna, chemia powierzchni i margines termiczny. Optymalizacja tylko jednego z nich i zaniedbywanie pozostałych może skutkować tym, że projekt przejdzie testy, ale nie sprawdzi się w-świecie rzeczywistym.

Wydajność mechaniczna: siła kontaktowa i podróż

Stabilna niska rezystancja styku wymaga stałej siły nacisku podczas całego suwu sprężania. Zazwyczaj zapewniają to standardowe konstrukcje pinów pogoSiła nacisku 30–150 gf(w zależności od średnicy sworznia i skoku), ogólnie z rezystancją stykuponiżej 25 mΩ.

Krytycznym punktem jest to, że rezystancja styku nie zmniejsza się liniowo. Zamiast tego ma tendencję do gwałtownego wzrostu na krańcach krzywej siły. Konstrukcje działające w pobliżu minimalnej granicy ściskania są szczególnie wrażliwe na tolerancje produkcyjne i montażowe.

Do zastosowań-o dużej liczbie cykli-takich jak urządzenia testowe ICT lub stacje ładujące o znamionowych parametrachponad 20 000 cykli łączeniowych-a wycieranie-konstrukcji stykówjest często preferowane. Względny ruch ślizgowy pomaga usuwać tlenki powierzchniowe podczas każdego cyklu łączenia, co skutkuje dłuższą żywotnością w porównaniu z czysto ściskającą powierzchnią stykową.

Chemia powierzchni: dobór stosu galwanicznego

Powierzchnia podkładki i końcówka tłoka tworzą parę elektrochemiczną. Źle dobrane - twarde złote piny na podkładce ENIG, na przykład - przyspieszają zużycie bardziej miękkiej powierzchni i tworzą zanieczyszczenia, które z czasem zwiększają opór.

Nasz standardowy stos galwaniczny do pól kontaktowych wykorzystuje barierę dyfuzyjną niklu (3–5 μm) pod elektrolitycznym twardym złotem (0,3–0,8 μm). Nikiel zapobiega migracji złota do podłoża miedzianego; twarde złoto zapewnia odporność na zużycie. W przyspieszonych testach trwałości zgodnie z normą IEC 60512-6-4 zmiany rezystancji utrzymują się poniżej 5% przez 10 000 cykli w przypadku standardowych zastosowań urządzeń do noszenia i przez 1 00 000 cykli w przypadku konstrukcji osprzętu o wysokiej wytrzymałości – są to różne produkty o różnych specyfikacjach, a nie pojedynczy asortyment.

Termiczne: pojemność prądowa i obniżanie wartości znamionowych

Pojedyncza, dobrze-zaprojektowana płytka stykowa z miedzi o masie 2 uncji może przenosić prąd ciągły 3–5 A przy wzroście temperatury poniżej 30 stopni w temperaturze otoczenia 25 stopni. Jednak temperatura otoczenia ma większe znaczenie, niż przyznaje większość arkuszy danych:

W przypadku zastosowań związanych z ładowaniem urządzeń do noszenia, pobierających prąd większy niż 5 A, konfiguracje podkładek równoległych rozkładają obciążenie i zmniejszają-naprężenia termiczne przypadające na elektrodę. Podczas przeglądu DFM przeprowadzamy symulację termiczną dowolnego projektu powyżej 3 A na pad.

Układ płytki PCB Pogo Pin Pad: zasady dotyczące rozmiaru i odstępów

Rozmiar podkładki do styku pogo określa, czy kołek zapewnia niezawodny kontakt w całym stosie tolerancji obudowy, produkcji płytki drukowanej i mechanicznego systemu wyrównania. Za mały rozmiar powoduje sporadyczny kontakt; nadmierne wymiary marnują miejsce na płycie i stwarzają problemy z integralnością sygnału w gęstych układach.

Zalecane wymiary podkładki

Zalecana średnica podkładki uwzględnia tolerancję wykonania płytki drukowanej wynoszącą ±0,1 mm oraz typowy pływak mechaniczny w obudowach zatrzaskowych-lub magnetycznych-. Jeśli w obudowie zastosowano precyzyjny kołek lub kołek ustalający, można zwiększyć te tolerancje. - Skontaktuj się z nami, przesyłając rysunek obudowy, a my doradzimy.

Praktyki układu, które zapobiegają typowym awariom

Izolowane podkładki, nie zalana miedź.Łączenie podkładek bezpośrednio z wylewką miedzianą bez odprężania termicznego utrudnia lutowanie i może powodować nierówne nagrzewanie, które powoduje wypaczenie cienkich płyt. W razie potrzeby użyj izolowanych podkładek z przelotkami do rozprowadzania ciepła.

Twarde złoto dla każdego padu o wytrzymałości powyżej 5000 cykli.ENIG można lutować i jest-tani, ale zużywa się szybciej pod wpływem kontaktu mechanicznego. Warstwa niklu, którą ENIG odsłania po przetarciu złota, jest twardsza niż samo złoto. - rezystancja styku wzrasta i staje się nieprzewidywalna. W przypadku styków ładujących lub urządzeń testowych należy określić twarde złoto elektrolityczne na etapie produkcji płytki.

Strefy trzymania-maj większe znaczenie przy dużej częstotliwości.Przy napięciu stałym lub niskiej częstotliwości w większości zastosowań wystarcza-odstęp-między stykami przenoszącymi sygnał. Powyżej 1 GHz zwiększ-utrzymanie sygnału na zewnątrz i dodaj wypełnienie uziemiające pomiędzy padami, aby zarządzać przesłuchami. Oznacz to w swoim pakiecie projektowym, a my sprawdzimy to podczas sprawdzania Gerber.

Poprzez umieszczenie bieżących-poduszek nośnych.W przypadku podkładek przenoszących więcej niż 2 A, dodaj przelotki termiczne po przeciwnej stronie płytki lub do płaszczyzny uziemienia/zasilania. Pojedyncza przelotka 0,3 mm przenosi około 0,5 A - w przypadku podkładki 3 A. Należy zaplanować co najmniej 6–8 przelotek skupionych w obrębie podkładki.

Wybór odpowiedniego poszycia do Twojego zastosowania

Niewłaściwy wybór powłoki nie powoduje awarii od razu -, ale po 3000 cyklach, gdy urządzenie jest już w użyciu. Oto jak dopasować poszycie do rzeczywistego przypadku użycia.

Złoto elektrolityczne, twarde

Najlepsze do: przenośnych styków ładujących, interfejsów urządzeń medycznych,-osprzętu testowego o dużej liczbie cykli, wszelkich zastosowań powyżej 5000 cykli łączenia.

Zakres grubości: 0,3–1,0 μm nad barierą niklową. Twardszy od miękkiego złota (twardość Knoopa 130–200 HK vs. 60–90 HK dla miękkiego złota), co bezpośrednio przekłada się na trwałość użytkowania. Wadą jest lutowalność. - twarde złoto nie jest idealne do obszarów, które będą również lutowane na fali lub rozpływowo.

ENIG (nikiel bezprądowy / złoto zanurzeniowe)

Najlepsze do: podkładek-o różnych funkcjach, które wymagają zarówno lutowania, jak i okazjonalnego kontaktu mechanicznego, zastosowań o niskiej-cykli (poniżej 3000 włożeń), projektów-oszczędnych, w których ładowanie jest rzadkie.

Warstwa złota zanurzeniowego w ENIG jest bardzo cienka (0,05–0,1 μm) i będzie się zużywać przy wielokrotnym kontakcie. Po odsłonięciu niklu należy spodziewać się wzrostu rezystancji styku. W przypadku smartwatcha, który ładuje się codziennie, jest to problem w ciągu roku użytkowania. W przypadku skanera kodów kreskowych, który dokuje raz na zmianę, jest to dopuszczalne.

ENEPIG

Najlepsze do: zastosowań wymagających zarówno niezawodnego kontaktu mechanicznego, jak i dobrej lutowalności na tej samej podkładce, która jest powszechnie stosowana w urządzeniach medycznych, gdzie podkładka służy zarówno do ładowania, jak i-punktu testowego. Droższe od ENIG, warto, gdy podkładka musi spełniać podwójną funkcję.

Posrebrzane

Najlepsze do:-wrażliwych na koszty styków zasilania prądem stałym w-nietrudnych środowiskach, styków RF, gdzie liczy się-efekt skóry. Srebro matowieje w środowisku wilgotnym-lub zawierającym siarkę, co zwiększa rezystancję styku. Nie zaleca się stosowania na zewnątrz lub w zastosowaniach medycznych.

Obciążalność prądowa płytki stykowej PCB: projekt uwzględniający margines termiczny

Model ogrzewania I²R jest prosty: moc rozproszona równa się kwadratowi prądu razy rezystancja. Dla pola stykowego o rezystancji 25 mΩ i natężeniu 3 A oznacza to 225 mW - skupione na bardzo małym obszarze. Ścieżka termiczna od tego podkładu do otoczenia określa, czy wzrost temperatury utrzymuje się w granicach specyfikacji.

Czynniki wpływające na wydajność prądową

Waga miedzi.1 uncja miedzi (35 μm) jest standardem; 2 uncje (70 μm) z grubsza podwaja-pole przekroju poprzecznego i zmniejsza opór o ~50%. W przypadku podkładek powyżej 3 A należy podać 2 uncje miedzi lub użyć wielu podkładek równolegle.

Izolacja podkładki a połączenie miedziane.Izolowana podkładka z przelotkami lepiej rozprasza ciepło niż podkładka podłączona do dużej miedzianej wylewki, ponieważ wylewka działa jak radiator tylko wtedy, gdy ma ścieżkę termiczną do otoczenia. W przypadku płyty wielo-warstwowej z płaszczyznami wewnętrznymi najskuteczniejszym sposobem zarządzania ciepłem jest połączenie-podkładek przenoszących prąd z płaszczyzną zasilania za pomocą przelotek termicznych.

Rozmiar podkładki.Większe podkładki rozprowadzają ciepło, ale także zwiększają indukcyjność i pojemność -, istotne w zastosowaniach RF. W przypadku ładowania prądem stałym dobierz rozmiar podkładki do aktualnych wymagań, a nie do minimum, które pasuje do pinu.

Kiedy podkładka stykowa z pinem Pogo nie jest właściwym rozwiązaniem

Zalecamy sprężynowe podkładki kontaktowe do szerokiego zakresu zastosowań, ale są przypadki, w których lepsze jest inne podejście - i wolimy powiedzieć o tym teraz, niż po wycięciu narzędzi.

Bardzo mała liczba połączeń, preferowane połączenie stałe.Jeśli połączenie zostanie wykonane raz podczas montażu i nigdy więcej nie zostanie zerwane, złącze lutowane lub połączenie wciskowe-jest bardziej niezawodne i tańsze. Styki sprężynowe dodają wartość, gdy wymagane są powtarzające się cykle łączenia.

Środowiska o wysokich-wibracjach bez mechanicznych blokad.Styki z pinami Pogo utrzymują połączenie wyłącznie dzięki sile sprężyny. W środowiskach o ciągłych-wibracjach (zespoły napędowe pojazdów, ciężkie maszyny przemysłowe) sprężyna może stracić kontakt pod wpływem wibracji, nawet jeśli obudowa wygląda na zmontowaną. W takich przypadkach należy określić złącza blokujące z dodatkowym mocowaniem.

Środowiska o dużym zanieczyszczeniu-bez uszczelnienia IP.Płytka stykowa sprężyny narażona na działanie cieczy chłodząco-smarujących, chemikaliów rolniczych lub pyłu kopalnianego bez odpowiedniego uszczelnienia ulegnie uszkodzeniu w wyniku zanieczyszczenia niezależnie od jakości złocenia. Jeśli wokół styku nie można zaprojektować uszczelnienia środowiskowego, należy zamiast tego wybrać system uszczelnionych złączy.

Extremely high current density (>10 A na styk).Powyżej 10 A na pojedynczy styk zarządzanie temperaturą staje się bardzo trudne w przypadku standardowych geometrii styków sprężynowych. Bardziej odpowiednie są rozwiązania w postaci szyn zbiorczych lub złączy-wysokoprądowych.

Przykłady zastosowań

Poręczne styki ładujące

Stacje do ładowania smartwatchów i monitorów fitness to-najwięcej aplikacji w przypadku podkładek sprężynowych. Ograniczenia projektowe są rygorystyczne: powierzchnia podkładki jest mała, liczba wtyczek duża (codziennie-użytkownik smartwatcha dokuje 365 razy w roku), a wymagania w zakresie wodoodporności (IPX7 lub IP68) ograniczają sposób ułożenia uszczelnienia wokół styku.

Pracowaliśmy nad projektami styków ładowania na wielu platformach do noszenia. Najczęstszą awarią, której można uniknąć, są podkładki ENIG w produktach przeznaczonych do codziennego użytku przez-lata. Określenie twardego złota o grubości 0,5 μm dodaje kilka centów za płytkę; wymiana styków ładujących w ramach zwrotu gwarancyjnego kosztuje znacznie więcej.

Medyczna diagnostyka in vitro

Wyroby IVD wymagają zgodności biologicznej w przypadku każdej powierzchni, która może mieć kontakt z próbkami biologicznymi lub rękami personelu klinicznego. Podkładki kontaktowe w tych zastosowaniach są zwykle używane w interfejsach urządzeń testowych, a nie w powierzchniach-styku pacjenta, ale wymagania dotyczące dokumentacji są nadal znaczące. Dostarczamy arkusze danych materiałowych, dokumentację zgodności z RoHS/REACH i zapisy dotyczące identyfikowalności w standardzie dla klientów medycznych.

Urządzenia testowe ICT i FCT

Punkty testowe SMT o dużej-gęstości w-oprawach do testów obwodów i urządzeń do testów funkcjonalnych wykonują znacznie więcej cykli niż w jakimkolwiek zastosowaniu produktu - typowe urządzenie ICT może zobaczyć 1000 testów płytek dziennie. Przy takim tempie 100 000-cykli osiąga się w niecałe cztery miesiące. W przypadku tych zastosowań określamy złocenie o maksymalnej twardości i zalecamy harmonogramy konserwacji osprzętu w oparciu o rzeczywistą liczbę cykli, a nie czas kalendarzowy.

Połączenia płytek samochodowych-do-pokładek

Połączenia między ECU, modułami czujników i tablicami rozdzielczymi mocy coraz częściej wykorzystują interfejsy ze stykami sprężynowymi zamiast tradycyjnych złączy wiązek przewodów. Zastosowania te muszą spełniać wymagania kwalifikacji komponentów AEC-Q200 i podlegają cyklom termicznym (od -40 stopni do +125 stopni), wibracjom zgodnie z normą ISO 16750 i narażeniu na wilgoć zgodnie z normą ISO 6270.

Niestandardowy proces projektowania

• Projekty standardowe: Rysunki projektowe dostarczane w ciągu 1 dnia roboczego
• Konstrukcje specjalne: Rysunki projektowe dostarczane w ciągu 1–3 dni roboczych

Elementy dostarczane

1. Rysunki 2D i specyfikacje
2. Modele 3D
3. Zalecenia dotyczące materiałów i poszycia
4. Cytat
5. Wsparcie prototypów: tworzenie niestandardowych form lub tworzenie próbek prototypów.

Często zadawane pytania

Jaki jest prawidłowy rozmiar podkładki dla styku pogo?

Średnica podkładki powinna być równa średnicy tłoka trzpienia plus 0,5–0,8 mm, aby uwzględnić tolerancję wykonania płytki drukowanej i pływak mechanicznego wyrównania. W przypadku szpilki o średnicy 1,0 mm oznacza to podkładkę o grubości 1,5–1,8 mm. Jeśli w Twojej obudowie zastosowano funkcje precyzyjnego wyrównywania (kołki ustalające, formowane prowadnice), możesz dokręcić ją do +0.3 mm - zgodnie z tolerancjami obudowy, a my doradzimy. Zbyt mały rozmiar podkładki jest najczęstszą przyczyną sporadycznego kontaktu w konstrukcjach prototypowych.

Kiedy powinienem używać twardego złota zamiast ENIG?

Jeśli Twój produkt będzie łączony i rozłączany ponad 3000 razy w całym okresie użytkowania, określ twarde złoto elektrolityczne. W przypadku smartwatcha ładowanego codziennie próg ten zostaje osiągnięty w ciągu ośmiu lat -, czyli dokładnie w okresie życia produktu. W przypadku urządzenia testowego jest on osiągany w ciągu kilku dni. ENIG jest odpowiedni do zastosowań-o małej liczbie cykli lub do podkładek, które przede wszystkim muszą nadawać się do lutowania, a nie do kontaktu mechanicznego.

Ile prądu może przenosić pojedyncza podkładka kontaktowa?

Prawidłowo zaprojektowana podkładka na 2 uncjach miedzi w dobrze-wentylowanym środowisku może przewodzić 3–5 A przy wzroście temperatury poniżej 30 stopni przy temperaturze otoczenia 25 stopni. Zmniejszyć do 50–60% przy temperaturze otoczenia 85 stopni. W przypadku obciążeń powyżej 5 A zalecamy podkładki równoległe zamiast pojedynczej podkładki o większym rozmiarze. - Rozdziela to równomiernie obciążenie elektryczne i termiczne oraz zmniejsza wrażliwość na-awarię styku jednopunktowego.

Czy te podkładki kontaktowe można stosować w produktach wodoodpornych?

Tak, z odpowiednią konstrukcją uszczelnienia wokół interfejsu stykowego. Sama podkładka nie jest elementem hydroizolacyjnym -, lecz uszczelką obudowy lub uszczelką formowaną. Wspieraliśmy projekty IP67 i IP68 w zastosowaniach ubieralnych i przemysłowych. Kluczem jest zapewnienie, aby powierzchnia uszczelniająca była mechanicznie zgodna z siłą ściskającą sprężynę; zbyt duża siła ściskająca zniekształca miękkie uszczelki i może w rzeczywistości uszkodzić uszczelkę.

Jaki jest minimalny odstęp pomiędzy sąsiednimi podkładkami?

Minimalna strefa-pomiędzy sąsiednimi podkładkami wynosi 0,3 mm dla podkładek o średnicy poniżej 0,8 mm i 0,5–0,8 mm dla większych podkładek. Są to minimalne wartości produkcyjne - dla zastosowań wysoko-wysokonapięciowych lub-sygnałów o wysokiej częstotliwości, zwiększone odstępy w oparciu o wymagania dotyczące upływu i odstępu lub modelowania integralności sygnału.

Jak zmniejszyć rezystancję styku w projekcie produkcyjnym?

Na rezystancję styku wpływają trzy czynniki: przewodność i grubość powłoki, siła styku i czystość powierzchni. Twarde złocenie o grubości 0,5 μm, siła styku powyżej 80 gf i geometria styku wycierającego pozwolą na niezawodne osiągnięcie w produkcji wartości poniżej 20 mΩ. Jeśli mierzysz wyższą rezystancję na płytkach produkcyjnych, sprawdź utlenienie powierzchni podkładki (płyty ENIG przechowywane dłużej niż 6 miesięcy wykazują mierzalny wzrost rezystancji) i sprawdź, czy obudowa osiąga określoną kompresję pinów.

Czy obsługujecie zamówienia-małe partie lub prototypy?

Tak. Na etapie prototypu nie mamy wymagań dotyczących minimalnego zamówienia. Czas realizacji standardowych geometrii wynosi 3–5 dni roboczych w przypadku Gerberów i wyceny; produkcja płytek prototypowych zależy od Twojej fabryki, a nie od nas. W przypadku geometrii niestandardowych zazwyczaj potrzebujemy dodatkowego tygodnia na przegląd DFM i kontrolę narzędzi.

Jakie certyfikaty mają zastosowanie do Waszych produktów z podkładkami kontaktowymi?

Przesyłki standardowe są zgodne z dyrektywą RoHS 2011/65/UE i przepisami REACH SVHC. Certyfikat ISO 9001:2015 obejmuje nasz zakład produkcyjny. Arkusze danych materiałów i raporty z testów są dostępne na żądanie.

Dane techniczne w skrócie

Treść sprawdzona przez starszego inżyniera ds. zastosowań z 12-letnim doświadczeniem w precyzyjnych połączeniach wzajemnych i rozwoju urządzeń do noszenia/medycznych. Dane techniczne na podstawie testów wewnętrznych zgodnie z normami IEC 60512-6-4 i MIL-STD-1344.

Poproś o zalecenie dotyczące niestandardowego układu podkładki- udostępnij specyfikację pinów, rysunek obudowy i wymagania dotyczące cyklu/prądu. W odpowiedzi prześlemy rekomendację układu i specyfikację poszycia w ciągu 3–5 dni roboczych.

Pobierz: Lista kontrolna projektu podkładki Pogo Pin Pad (PDF)- jednostronicowe-odniesienie dotyczące pola dotyczące rozmiaru klocków, wyboru powłoki, obniżania wartości znamionowych prądu i typowych trybów awarii.

Powiązany:Pad Pogo |Producent pinów Pogo | Dostawcy pinów Pogo| Podkładka kontaktowa z pinem Pogo