在低压控制板、小型电源模块、消费电子主控板的板间连接场景里,这类单排两针直插排针是最基础也最高频使用的板端互连元件,很多刚入行的结构工程师在做PCB布局时,往往只关注焊盘孔径是否匹配,忽略了排针的本体高度、插针伸出长度对整机组装的干涉影响,最后打样回来才发现外壳合盖时顶到排针塑料基座,或是插针露出长度不够导致对接母座接触不良。这款1x2规格的直插排针,塑料基座采用耐高温的热固性塑料注塑成型,基座两侧做了微小的定位凸台,在PCB焊盘对应位置预留匹配的定位孔后,过波峰焊时不会因为锡流冲击出现偏移歪针的问题,插针部分采用黄铜基材表面镀锡处理,既保证了导电性能,也能避免长期使用后氧化导致接触电阻升高,插针的横截面为标准方形,和配套的杜邦母座、排线端子接触时,四个面都能形成有效接触,比圆形插针的接触可靠性更高。
从安装边界来看,这款排针的插针焊接端伸出塑料基座的长度,刚好适配1.6mm板厚的常规FR4板材,插针穿过焊盘后露出的长度控制在1mm左右,过波峰焊时不会因为插针过长导致连锡,也不会因为过短出现虚焊;塑料基座的高度控制在2.5mm,在做板对板堆叠连接时,两块PCB之间的最小间距可以做到3mm,不会因为基座过高浪费整机内部的堆叠空间,插针对接端的长度为6mm,配套母座完全插入后,插针顶端不会露出母座端面,避免组装时误碰到带电插针造成短路。设计这类排针的三维模型时,不能只做简单的方块加圆柱的组合,要把塑料基座底部和插针衔接处的微小倒角做出来,实际生产中这个倒角是为了插针压入塑料基座时避免撑裂基座,如果建模时忽略这个结构,后续做模流分析或者装配干涉检查时,就会出现和实际生产不符的误差;插针的两端都做了导向斜角,焊接端的斜角方便插件时快速对准焊盘孔,对接端的斜角方便插入母座时不会刮伤母座内部的接触弹片。
很多工程师在选型这类排针时,会误以为所有1x2排针的尺寸都是通用的,实际上不同厂商的产品在塑料基座宽度、插针间距公差上会有细微差别,如果是做高密度布局的PCB,最好先拿到对应厂商的三维模型核对安装尺寸,避免出现焊盘间距和排针插针间距不匹配的问题;另外要注意,这类直插排针的额定电流是按单针3A设计的,如果是用在电源回路里,两针分别走正负极的话,总电流不要超过3A,不要因为两针并联就盲目加大负载,否则插针和母座的接触位置会因为过流发热出现塑料基座融化的问题。
在做整机结构设计时,如果排针的位置靠近外壳边缘,要在外壳对应位置预留足够的插拔操作空间,一般要预留至少10mm的手指操作空间,否则生产组装时工人很难把排线母座插到排针上,维修时也不方便拆卸;如果排针是用来连接外部引出线的,最好在排针旁边增加一个线卡固定引出的线束,避免线束拉扯时直接把力作用在排针焊盘上,长期使用后焊盘脱落导致电路故障。建模时还要注意塑料基座的分模线位置,实际产品的分模线在基座厚度方向的中间位置,建模时不要把分模线做在基座和PCB接触的底面,否则会导致排针贴板焊接时基座和PCB之间出现缝隙,过波峰焊时助焊剂会顺着缝隙流到基座表面,清洗后也容易残留污渍。
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