PCB 프레스-피트 홀: 제조, 설계, 전자 조립의 장점

PCB 조립 영역에서는 신뢰할 수있는 전기 및 기계 연결이 무엇보다 중요합니다. 용접이 기본 요소로 남아있는 동안, 프레스 피트 구멍은 중요한 대안으로 나타났습니다.내구성이 필요한 애플리케이션에서 독특한 이점을 제공합니다., 재처리 가능성 및 열 스트레스에 대한 저항성이 필수적입니다. 프레스 피트 기술은 정밀 엔지니어링 기계 연결으로 전통적인 용접 결합을 대체합니다.구성 요소의 핀이 약간 작은 PCB 구멍에 삽입됩니다., 전기 전도성 및 기계적 안정성 모두를 보장하는 간섭 적합성을 만듭니다.

이 가이드는 PCB 프레스 피트 구멍의 제조 과정, 설계 고려 사항 및 실제 세계 응용을 탐구하며 자동차 산업과 같은 산업에서 왜 필수적 인지를 강조합니다.,압축구멍과 용접 연결을 비교함으로써 이 기술이 프로젝트의 올바른 선택인지를 결정하는 데도 도움을 줄 것입니다.

프레스 피트 구멍 은 무엇 인가?
프레스 피트 홀은 간섭 피트 (프레스 피트) 를 통해 구성 요소 핀과 안전한 연결을 형성하도록 설계된 특수 PCB 오프레리입니다.용금 금속을 사용하여 패드에 핀을 결합하는, 압착 구멍은 기계적 힘을 사용합니다:

1구멍 지름은 부품 핀보다 약간 작습니다 (보통 핀 크기에 따라 0.02~0.1mm).
2핀을 넣을 때 (통제된 힘으로), 구멍의 벽은 약간 변형되어 핀을 둘러싼 단단하고 가스 밀폐를 만듭니다.
3이 변형은 핀과 PCB의 구리 접착 사이의 지속적인 전기 접촉을 최소 저항으로 보장합니다.

그 결과, 진동, 열순환, 그리고 반복적인 짝짓기/반짝짓기 도전을 견딜 수 있는 연결이 만들어집니다. 이는 종종 용접된 관절을 손상시킵니다.

프레스 핏 구멍 이 어떻게 작동 하는가: 핵심 원칙
프레스 피트 연결의 신뢰성은 세 가지 중요한 요소에 달려 있습니다.

1간섭 범위: 핀 지름과 구멍 지름 사이의 차이는 정확해야합니다. 너무 적은 간섭은 느슨한 연결으로 이어집니다.너무 많으면 PCB가 찢어지거나 핀이 손상될 수 있습니다.전형적인 간섭 범위:
작은 핀 (0.5~1.0mm 지름): 0.02~0.05mm
큰 핀 (1,0~3,0mm 지름): 0.05~0.10mm

2구멍 접착: 구멍의 구리 접착 (2050μm 두께) 은 삽입 중에 균열하지 않고 변형 할 수 있도록 균일하고 유연해야합니다.니켈 하부 접착 (5 ∼ 10μm) 은 마모 저항성을 높이기 위해 종종 추가됩니다..

3삽입 힘: 제어 된 힘 (뉴턴으로 측정) 은 PCB를 손상시키지 않고 적절한 좌석을 보장합니다. 예를 들어, 1mm 핀은 삽입 힘의 5 ∼10N가 필요하지만, 3mm 핀은 20 ∼30N가 필요할 수 있습니다.

프레스 피트 구멍 제조 과정
고품질의 프레스 피트 구멍을 생산하기 위해서는 굴착부터 접착에 이르기까지 모든 단계에서 정밀성이 요구됩니다.
1설계 및 엔지니어링
a. 구멍 크기: CAD 소프트웨어 (예를 들어, Altium, Mentor) 는 핀 크기, 재료 및 응용에 따라 구멍 직경을 계산합니다. 허용 범위는 일정 간섭을 보장하기 위해 꽉 차 있습니다.
b. 배치: 구멍은 부품 발자국에 비해 ±0.02mm의 정확도로 배치되어 삽입 중에 핀이 올바르게 정렬되도록합니다.
c.PCB 재료 선택: 단단한 기판 (FR-4 Tg ≥150°C) 또는 금속 핵 PCB는 기계적 강도 때문에 선호되지만, 탄력 PCB는 강화된 구멍으로 사용할 수 있습니다.

2뚫기
a.정밀 뚫기: 탄화물 또는 다이아몬드 끝 톱으로 된 CNC 뚫기 기계는 좁은 지름 허용도 (± 0.005mm) 를 가진 구멍을 만듭니다. 작은 구멍 (<1mm) 에 대해,부어지는 것을 피하기 위해 레이저 드릴링을 사용할 수 있습니다..
b. 데브러링: 굴착 후, 구멍은 붓거나 화학적으로 새겨져 붓 (날카로운 구리 또는 기판 조각) 을 제거합니다. 이는 삽입 중에 핀을 손상시키거나 단회로를 유발할 수 있습니다.

3. 접착
a.오름 제거: 화학적 또는 플라스마 처리로 구멍 벽에서 樹脂의 오름을 제거하여 금속 가루의 적절한 접착을 보장합니다.
b.전자 없는 구리 접착: 구멍 벽을 코팅하기 위해 얇은 구리 층 (510μm) 이 퇴적되어 후속 접착을 위한 기반을 만듭니다.
c. 전자기: 전자기 가속성과 전도성에 필요한 전체 두께를 달성하기 위해 추가 구리 (15 ∼40μm) 가 전자기 가속됩니다. 니켈 (5 ∼10μm) 및 금 (0.1 ∼0.5μm) 를 첨가하여 가혹한 환경에서의 부식 저항성을 높일 수 있습니다..

4검사 및 시험
a. 좌표 측정 기계 (CMM): 구멍의 지름, 둥글기 및 위치를 확인하여 설계 사양을 충족하는지 확인합니다.
(b) 크로스 섹션 분석: 구멍 벽의 현미경 검사는 접착 균일성, 균열성 또는 공백성을 검사합니다.
c. 당기 테스트 검증: 샘플 PCB는 연결 강도를 확인하기 위해 핀 삽입 및 당기 테스트를 받습니다. (통상적으로 신뢰성을 위해 1050N 당기 힘).

프레스 피트 대 용접 연결: 비교 분석
프레스 피트 구멍과 용접 된 관절은 각각 강도를 가지고 있으며, 다른 응용 분야에 적합합니다.

프레스-피트 구멍 의 주요 이점
프레스 피트 기술은 까다로운 환경에서 중요한 문제를 해결합니다.
1열순환 저항성
용접 된 관절은 핀, PCB 및 용접 사이의 CTE (열력 팽창 계수) 불일치로 인해 시간이 지남에 따라 붕괴됩니다.유연성으로 열 확장 수용, 간섭 기반의 설계. 테스트에서, 압축 펌프 구멍은 -40 °C에서 125 °C의 1,000 + 회전 후에 무결성을 유지했으며, 용접 된 관절은 300 ~ 500 회전 후에 균열을 보였다.

2진동 및 충격 저항
자동차, 항공우주 및 산업 환경에서 진동 (10~2,000Hz) 및 충격 (50G까지) 은 용접 된 관절을 느슨하게 할 수 있습니다.프레스 피트 구멍은 기계적 간섭으로 인해 이러한 힘에 견딜 수 있는 핀에 잡힘을 만듭니다., 진동에 취약한 응용 프로그램에서 필드 장애를 50~70% 감소시킵니다.

3재작업 및 현장 서비스
재조직 하기 위해 열과 전문 도구 를 필요로 하는 용접 된 관절 과 달리, 프레스 피트 핀 은 PCB 를 손상 시키지 않고 여러 번 제거 하고 다시 삽입 할 수 있다.

a. 현장 장비 수리 (예를 들어, 산업 센서, 항공 우주 항공 전자).
b. 프로토타입 제작 및 소량 생산, 설계 변경이 일반적입니다.

4용접과 관련된 결함 제거
프레스 피트 구멍은 용접에 내재된 문제를 피합니다.

a.조금대교: 과도한 조금으로 인한 단회로 위험이 없습니다.
b.냉장고: 기계적 간섭은 습기가 좋지 않은 용접 조인트와 달리 일관된 접촉을 보장합니다.
c.류류 잔류: 청소가 필요하지 않으며 공정 단계와 오염 위험을 줄입니다.

프레스 피트 홀 의 사용 방법
프레스 피트 구멍은 신뢰성과 내구성이 협상 불가능한 산업에서 우수합니다.
1자동차 전자제품
응용 분야: 엔진 제어 장치 (ECU), 변속기 제어 장치, ADAS 센서.
왜 프레스-피트 (Press-Fit): 모자 아래 온도 (-40°C ~ 150°C) 와 엔진 작동에서 발생하는 진동에 견딜 수 있습니다. 중요한 부품의 현장 수리를 가능하게합니다.

2항공우주 및 국방
응용 분야: 항공기 (항법 시스템, 통신 라디오), 미사일 안내 시스템.
왜 프레스-피트: 진동 (20G) 및 열 충격 (-55°C ~ 125°C) 에 대한 MIL-STD-883H 요구 사항을 충족합니다. 높은 습도 또는 소금 물 환경에서 부식에 저항합니다.

3산업 자동화
응용 분야: PLC (프로그램 가능한 논리 제어기), 모터 드라이브, 로봇.
왜 프레스-피트: 유지 보수 중에 자주 짝짓기 / 짝짓기를 처리하고 공장 바닥 진동에 견딜 수 있습니다. 수리 중단 시간을 줄입니다.

4의료기기
응용 분야: 진단 장비 (MRI, 초음파), 휴대용 의료 모니터.
왜 프레스-피트: 생명에 중요한 장치의 신뢰할 수 있는 연결을 보장합니다. 용접 도구 없이 살균 현장 수리를 가능하게합니다.

프레스 피트 홀에 대한 최적의 방법을 설계
압축장치의 성능을 극대화하려면 다음 지침을 따르십시오.
1구멍 크기와 허용
IPC-7251 표준을 사용하여 핀 재료 (황제, 구리, 강철) 및 지름에 따라 간섭을 계산하십시오.
구멍의 둥글기 (± 0.005mm) 를 유지하여 핀과 균일한 접촉을 보장합니다.

2. 플래팅 사양
구리 접착 두께: 20μ50μm (더 두꺼운 접착은 유연성과 마모 저항성을 향상시킵니다.)
부식성 환경의 경우 산화를 방지하기 위해 니켈-금 피니쉬 (5μm 니켈 + 0.5μm 금) 를 첨가한다.

3PCB 물질 및 두께
높은 기계적 강도를 가진 딱딱한 기판을 선택하십시오 (FR-4와 Tg ≥170°C 또는 G10).
PCB 두께: 1.6~3.2mm (더 얇은 보드는 삽입 중에 변형 될 수 있습니다. 두꺼운 보드는 더 긴 핀이 필요합니다.)

4구성 요소 선택
부드럽고 고리 모양의 프로필을 가진 핀을 사용하십시오. 구멍 접시에 손상을 줄 수있는 날카로운 가장자리를 피하십시오.
핀은 접착성 있는 재료 (황제, 구리 합금) 로 만들어져야 하며, 삽입 시 약간 변형되어 접촉을 강화합니다.

도전 과 완화
프레스 피트 구멍은 상당한 이점을 제공하지만 문제를 피하기 위해 신중한 처리가 필요합니다.
1구멍 크기의 변동
위험: 구멍 직경 이 일관성 이 없는 경우, 느슨하거나 지나치게 단단한 연결이 발생할 수 있다.
완화: 구멍 직경에 대한 Cpk >1.33을 가지고 굴착 및 접착 과정에서 통계적 프로세스 제어 (SPC) 를 사용하십시오.

2. 플래팅 균열
위험: 부서지기 쉬운 접착제 (예를 들어, 부적절 한 고름 으로 인해) 는 삽입 도중 균열 을 일으킬 수 있으며, 높은 저항 을 일으킬 수 있다.
완화: 융통성을 높이기 위해 구리 접착이 굽혀있는 것을 보장하십시오. 유연성을 감소시키는 과도한 접착 두께 (> 50μm) 를 피하십시오.

3삽입 힘 제어
위험: 과도 한 힘 은 PCB 를 찢거나 굽는 핀 을 만들 수 있다. 부적절 한 힘 은 부적절 한 연결 을 초래 한다.
완화: 세력 모니터링이 가능한 자동 삽입 도구 (예: 서보 드라이브 프레스) 를 사용하여 정확한 세력 수준을 유지하십시오.

프레스 피트 기술 의 미래 경향
제조업의 발전은 압축장치의 능력을 확장시키고 있습니다.

a. 마이크로 프레스-피트 홀: 레이저 드릴링은 작은 핀 (0.3~0.5mm 지름) 을 위한 프레스-피트 홀을 가능하게 하며, 웨어러블 기기와 IoT 센서와 같은 소형 장치의 응용 프로그램을 개설합니다.
b.스마트 프레스 피트 시스템: 삽입 도구에 통합된 센서는 힘과 접촉 저항을 실시간으로 모니터링하여 100% 품질 통제를 보장합니다.
c.환경 친화적 인 접착: 납 없는 RoHS 준수 접착 공정 (예를 들어, 진과 구리 합금) 은 전통적인 니켈 금을 대체하여 환경에 미치는 영향을 줄이고 있습니다.

결론
프레스 피트 구멍은 높은 신뢰성, 높은 스트레스 응용 프로그램에서 용접 연결에 대한 견고한 대안을 나타냅니다. 정밀 제조와 기계적 간섭을 활용함으로써,그들은 진동에 뛰어난 저항을 제공합니다., 열순환, 그리고 자동차, 항공우주 및 산업용 전자제품에서 필수적인 재작업 품질을 갖습니다.

프레스-피트 기술은 용접보다 더 높은 초기 비용과 더 긴 tolerances를 가지고 있지만, 그것의 장기적인 신뢰성 및 적은 현장 장애는 종종 투자를 정당화합니다.제조 기술 의 발전미니어처화된 의료기기부터 차세대 자동차 시스템까지 새로운 응용 분야로 확대될 것입니다.

핵심 요점: 프레스 피트 구멍은 연결 방법 이상의 것입니다. 그들은 실패가 옵션이 아닌 극단적인 조건에서 작동해야하는 전자 장치에 대한 해결책입니다.