IDC 和Press-Fit 在汽车中的未来

来源：•作者：线束世界-Jimmy•2021-07-14 10:16

十多年来，绝缘置换连接器 (IDC) 和Press-Fit或兼容引脚技术已被证明是关键汽车应用中最可靠的两种接触系统。这些高可靠性触点部署在各种系统中，例如安全气囊、发动机和变速箱控制单元（即车载计算机），可在车辆的整个生命周期内提供连续的气密或冷焊端接。

为了实现这种超可靠的互连水平，每个端子在导线或 PCB 插入过程中都要经历不同程度的弹性和塑性变形。一旦处于最终就位位置，两个连接系统都会持续保持施加的力（膨胀或压缩）以确保接触完整性，即使在暴露于极端温度、冲击、振动和热膨胀的情况下也是如此。

图 1 中的 IDC 横截面显示了典型的电线连接，其中电线插入相对的磷青铜端子尖齿之间，在极端温度和挠度范围内表现出卓越的抗疲劳性。在插入过程中，当单股线被压缩到触点的“U”形槽中时，它们的形状会发生物理变化，该槽在尺寸上与特定的线径相匹配。由于材料厚度和接触几何形状，IDC 尖齿具有足够的弹性来消除在电线插入过程中产生的力。这可以防止尖齿切入单个导体并最终削弱连接。然后，相对的尖齿在电线上保持高水平的压缩力，以在整个极端环境条件下保持连续的气密连接。

汽车行业的一个非常普遍的做法是用灌封化合物封装电子模块或接线端子，以使其不受天气影响并防止湿气进入。传统的仅弹性（即，仅压缩弹簧力）接触系统无法保证灌封材料在灌封过程或热膨胀过程中不会迁移到接触接头中。通常，如果仅使用弹簧力的连接出现故障，则故障时间会更长，并且在装配过程中不可见。或者，适当设计的 IDC 端接可消除灌封材料在端子和导体之间迁移的能力。

图 2 中的压配或顺应引脚部分描绘了已插入 PCB 镀通孔 (PTH) 中的引脚。当销插入孔中时，它会经历与 IDC 中完全相同的弹性和塑性变形过程。同样，针独特的针眼几何形状和基础磷青铜材料的固有特性提供了足够的灵活性，可在插入过程中变形和压缩，有效防止镀通孔的任何损坏或疤痕，这会危及连接的长期可靠性。结果是一个高反力或主动接触系统，可根据需要进行调整，以在最恶劣的条件下保持高度完整性的连接。

汽车市场转向压配合端接的关键驱动因素之一是在电镀通孔内施加的长期、主动或连续接触力。随着汽车电子系统变得越来越复杂以及我们汽车的使用寿命开始延长，传统的焊接连接器系统开始因老化或焊料脆化而出现故障。

绝缘置换连接器 (IDC) 和Press-Fit或兼容引脚技术在其设计、开发和集成到连接系统中提供了多年的经验。IDC 最早于 1960 年代初开发，兼容引脚技术出现于 1970 年代后期。两者都从计算机级连接系统开始，然后经过几何和材料选择的几次不同迭代，最终演变成如今被广泛认可的高可靠性、经过行业验证的汽车电线和 PCB 级连接解决方案。现在在独立连接系统市场上久经考验，这两种连接系统的高可靠性声誉也归功于其基础磷青铜材料的卓越性能特征，其等级或成分（例如，CuSN6、CuNiSi , 和 STOL78) 可以根据最终客户的应用要求进行调整，包括：极端温度、增强的导电性以及苛刻的拉伸或屈服强度要求。

目前正在开发将这两种接触技术结合成材料和接触几何形状的完美结合的新一代连接器，以创建专为恶劣环境而设计的双端、气密、线对板 (WTB) 连接系统汽车应用。

图 3 说明了从单个解决方案到组合封装的转变，这将为汽车设计人员提供用于离散 WTB 连接的有效新解决方案。这项创新的最大优势之一是在严苛或要求苛刻的应用中消除了昂贵的两件式连接器系统，而这些应用仅依赖于仅依靠弹性、弹簧力的接触系统。这种新型组合式连接器在设计时也考虑到了双组装方法。它可以在电路板构建过程中预安装到 PCB 上，允许在最终组装时使用任何标准的扁平岩石固定工具将电线插入并压入到位，并且还提供在线束上预安装连接器的选项，允许在最终组装时将其压入 PCB 中。第二种工艺特别适用于需要保护电路板和组件免受环境影响的保形涂层工艺。在这种情况下，可以在涂层过程中用 Kapton® 或其他类似胶带简单地覆盖 PTH 图案，因为它很容易去除，从而可以将连接器线束压入到位。

除了标准的 WTB 接口之外，这种新的接触技术将提供新的封装选项，用于连接两个非常接近的 PCB，但与传统板对板连接器的方向或对齐位置不同。同样，与其使用会增加成本的多个两件式连接器，它们还可以轻松可靠地将简单的跳线组件压入到位。这些类型的连接通常使用 FFC/FPC 类型的电缆进行，该电缆跨接在两个零插入力 (ZIF) 连接器之间。然而，虽然功能正常，但确保将完整深度的电缆正确手动插入这些类型的连接器需要特别小心和检查，尤其是在执行器可能会打开的高振动应用中。与 FFC/FPC 类型连接器相比，新的组合触点将提供的另一个显着优势是能够使用多种颜色编码的离散线规 (18 – 24AWG) 来满足更高的载流能力，这可以促进更简单和更传统的布线并在整个车辆中进行路由。

基于高性能基础材料和经过验证的接触技术的结合，这种新一代连接器——目前正在投放市场，用于严苛汽车应用的工程评估——准备帮助注重质量的汽车市场克服设计挑战，实现下一代高可靠性车载电子设备。