許多具有多個印刷電路板的傳感器驅(qū)動控制單元現(xiàn)在具有數(shù)千公里的新布線和指數(shù)級數(shù)量的新聯(lián)接，悉數(shù)這些都在密布的汽車架構(gòu)中搶奪空間。與此一起，越來越多的趨勢是輕量化部件，以行進燃油功率和更環(huán)保的汽車。因此，制作商需求找到更智能的電子解決方案，以節(jié)省空間和減輕分量。工業(yè)制作商正在車內(nèi)廣泛選用小型化汽車連接器，由于控制單元內(nèi)的導(dǎo)線規(guī)范和封裝空間現(xiàn)已縮小。在某些情況下，所謂的“黑盒”組件包含非汽車微型汽車連接器。它們短少對汽車惡劣環(huán)境的魯棒性，然后發(fā)生了一些模塊的質(zhì)量問題，并在某些情況下導(dǎo)致組件缺陷。
汽車OEM需求確保其收購的子體系模塊裝備真實的汽車級汽車連接器——旨在契合LV214(歐洲)和USCAR2(美國)等規(guī)范和驗證要求。
在本文中，我們將研討制作商怎樣通過運用供給真實汽車級穩(wěn)健性的微型汽車連接器，來結(jié)束戰(zhàn)略性節(jié)省空間的方針。詳細來說，我們研討了TEConnectivity的兩個用于汽車運用的小型化互連途徑：NanoMQS和MCON0.50互連體系，審視它們怎樣契合作業(yè)規(guī)范，供給要害技能優(yōu)勢，并節(jié)省高達50%的空間。我們還考慮了其他要素，這些要素有助于結(jié)束小型化元件的穩(wěn)固性，例如小線壓接質(zhì)量，并談?wù)撛鯓咏鉀Q高密度PCB引腳聯(lián)接上的金屬晶須成長所帶來的風險。
一、新的ECUS有必要滿意更嚴峻的汽車要求
聯(lián)網(wǎng)汽車改造正在我們眼前發(fā)生。該作業(yè)正在迅速發(fā)展，動力總成電氣化和先進的駕御輔佐體系(ADAS)的開發(fā)供給了更大的舒適性和安全性，以及變得越來越雜亂和強健的集成的車輛到悉數(shù)(V2X)聯(lián)接。悉數(shù)這些新子體系都支撐硬件、傳感器和軟件。可是，它們有必要通過一系列聯(lián)網(wǎng)的電子控制單元(ECU)或通過新的徹底冗余的核算體系方法物理地集成到車輛中。
盡管主動駕御汽車功用正在快速增長，但汽車架構(gòu)是空間受限的環(huán)境。制作商要求他們的協(xié)作伙伴供給更輕、更小型化的組件，以便在越來越多的ECU中開釋急需的電線聯(lián)接空間。
典型的豪華車包含多達80個ECU，每個ECU的雜亂程度都在不斷行進。每個ECU包含至少一個印刷電路板(PCB)和設(shè)備在PCB上的單個插頭。
ECU能夠容納多達數(shù)百個電線聯(lián)接，這些聯(lián)接又包含在雜亂的線束體系中。此外，現(xiàn)有運用變得越來越雜亂，在車輛中引入了更多功用和ADAS。例如，新的LED前照燈單元最多可包含60個電路、15個汽車連接器和120個端子。
在將悉數(shù)這些ECU或模塊聯(lián)接到車輛布線體系時，汽車制作商遇到技能應(yīng)戰(zhàn)。他們有必要確保它們堅持聯(lián)接和功用，以抵擋比如振蕩、液體進入和車輛線束或不同子體系模塊中的極點溫度等不利條件，這些都或許中斷安全連續(xù)操作。
二、微型互連途徑怎樣結(jié)束創(chuàng)新
這些作業(yè)和技能趨勢需求下一代小型化互連途徑，以節(jié)省空間、堅持燃油功率并確保功用。為確保汽車級的魯棒性，悉數(shù)汽車連接器和組件有必要契合全球OEM規(guī)范，如LV214和USCAR2。走運的是，這些解決方案現(xiàn)已在市場上出售。
本文探討了TEConnectivity(TE)解決方案，該解決方案可在車輛電氣布線架構(gòu)中結(jié)束空間節(jié)省，要害介紹NanoMQS端子和汽車連接器(這是非常成功的MQS系列的較小產(chǎn)品)，以及MCON0.50互連器(對標“凈體”產(chǎn)品)。此外，本文還研討了較小導(dǎo)線的特定壓接應(yīng)戰(zhàn)和要求，以及金屬晶須在高密度PCB引腳聯(lián)接上成長的應(yīng)戰(zhàn)。
三、用于微型汽車聯(lián)接的TE解決方案
TE初步的MQS互連體系是在20多年前推出的。它已成為業(yè)界最成功的汽車互連解決方案之一，因其2.54毫米間隔的高封裝密度和高度穩(wěn)健的汽車級規(guī)劃，并且具有兩個供認水準。簡直悉數(shù)歐洲汽車制作商和全球許多汽車制作商都運用該體系。
多年來，跟著Micro-powerQuadlok(MpQ)和功率Quadlok(pQ)系列的推出，MQS途徑得到了擴展，能夠承載更高的電流(圖1)。
圖1.MQS產(chǎn)品系列
四、NanoMQS端子和汽車連接器
根據(jù)MQS端子規(guī)劃，NanoMQS互連體系的推出旨在滿意制作商對ECU和PCB等電子元件小型化的需求。NanoMQS互連體系選用小型化端子(觸點)、汽車連接器和接頭，以處理密布的車輛電子設(shè)備問題。
圖2.NanoMQS端子
這種規(guī)劃可將PCB占位面積削減約50%，一起供給高達3安培的額外電流容量。此外，NanoMQS互連體系能夠容納小至0.13mm2的導(dǎo)線橫截面，使得制作商在需求時可削減線束分量。
密封版NanoMQS體系還具有高達400g的高度抗振功用。
五、汽車級微型端子供給牢靠的功用
NanoMQS互連途徑的中心是單片式壓接端子(圖2)。
插座觸點的規(guī)范版別由鍍錫銅制成。它有從0.13mm2、0.17mm2、0.22mm2到0.35mm2的導(dǎo)線交叉部分。插座觸點規(guī)劃用于0.5x0.4毫米的接觸刀片。
•帶鍍錫端子的類型經(jīng)認證適用于-40°C至130°C的環(huán)境溫度。
•帶鍍銀端子的類型可在高達170°C的條件下運用，因此適用于發(fā)動機艙區(qū)域內(nèi)的運用。
•帶鍍金端子的類型可使插拔次數(shù)增加100次。它還明顯下降了金屬腐蝕的或許性，延長了接觸壽數(shù)和安全氣囊體系等安全運用的可用性。
NanoMQS端子和汽車連接器的標稱載流量高達3安培?？墒牵材軌蛑胃哌_標稱限值五倍的短峰值。當插拔時，插座觸點通過強健的L形繃簧與相應(yīng)的刀片建立兩個電接觸點，該繃簧施加高法向力。
NanoMQS插座觸點選用封閉式規(guī)劃接觸腔，與外殼上相對較大的引入倒角協(xié)作運用，確保導(dǎo)向刺進平穩(wěn)。這避免了刀片在協(xié)作期間與插座接觸件磕碰(“短路”)，這或許由于不正確的刺然后變形并損壞接觸槍。
在端子的頂部是一個供認噴槍，一旦端子徹底刺進，該供認噴槍可聽見且有形地供認在塑料外殼上。供認矛桿為兩級接觸堅持體系供給主供認組織。通過堵截能夠看到供認孔，使制作商能夠供認噴槍是否正確刺進(圖3和圖3A)。主供認設(shè)備的最大刺進力為5N，最小堅持力為25N。第二獨立的二級供認設(shè)備，其供認在殼體上的底切上，使得堅持力大于50N。
圖3：NanoMQS供認機制
圖3A：超卓閃現(xiàn)NanoMQS供認機制
六、NanoMQS極化供認機制可避免不正確的刺進
盡管規(guī)范小，但端子具有供給極化橫截面的接觸腔。這種規(guī)劃意味著能夠有用消除不正確刺進的風險，并且能夠安全方便地處理NanoMQS體系。與MQS途徑相同，NanoMQS途徑規(guī)劃具有20個插拔周期?？蛻裟軌蛱暨x是通過手動設(shè)備仍是全主動刺進，將端子放入塑料汽車連接器外殼中。
七、高等級熱塑性汽車連接器殼體和頭部的兩種挑選
NanoMQS外殼組件(接頭和汽車連接器)由高檔熱塑性塑料制成。有兩種版別，TopLatch(TL)和SideLatch(SL)，它們都能夠垂直或平行于PCB。兩個版別之間的明顯差異是TL版其他供認設(shè)備的方位，其位于殼體頂部的中心(圖4)。
圖4：NanoMQS接觸的極化
NanoMQS外殼——頂部閂鎖(TL)版別
TL版其他中心供認設(shè)備方位使得更簡略并排設(shè)備汽車連接器，然后行進了包裝靈活性。例如，在開發(fā)新類型時，初步能夠并排設(shè)備三個通用汽車連接器，以建立多達96個引腳的高位互連。然后，制作商能夠在不改動技能的情況下切換到單個客制化部件。
在TL版別中，外殼剛度通過2個至32個方位的肋條加強。肋骨的首要效果是增加20個方位以上版其他供認選項。
NanoMQS外殼——周圍面閂鎖(SL)版別
在稍微緊湊的SL版別上，供認設(shè)備位于外殼的周圍面(圖5)。運用SL版別，該設(shè)備能夠供認在多達20個方位，而無需加固肋條。此外，塑料供認和供認型材具有緊湊的幾許形狀。例如，汽車連接器和頭部前端之間的堆疊具有楔形形狀，以確保在汽車連接器協(xié)作期間兩個半部的滑潤引導(dǎo)。當徹底插拔時，堆疊導(dǎo)致由兩個彼此固定的楔形構(gòu)成的強健的正聯(lián)接。
圖5.NanoMQS外殼：頂部供認和周圍面供認版別
圖6：NanoMQS頭(左)與MQS頭比較較。
八、NanoMQS端子怎樣減縮50%的空間
NanoMQS系列端子規(guī)劃為標稱間隔，對應(yīng)于與PCB聯(lián)接的引腳之間的間隔為1.8毫米。因此，與MQS端頭需求比較，NanoMQS端頭上相同數(shù)量的方位僅需求大約一半的空間(圖6)。
如圖所示，運用NanoMQS體系，MQS途徑的端頭占位面積從840mm2削減到411mm2。明顯，具有明顯封裝密度的下一代汽車架構(gòu)將需求高位互連。在發(fā)動機ECU中，Nano-MQS端子能夠節(jié)省60%的ECU占位面積。目前的NanoMQS端子版別最多可容納320個方位。這使得NanoMQS途徑非常適宜混合汽車連接器，由于MQS系列的每個觸點都能夠作為下一個規(guī)范的倍數(shù)集成到網(wǎng)格中(圖7)。二級供認設(shè)備在悉數(shù)殼體上處于同一水平面上，使其具有減縮空間的才華。
圖7：NanoMQS頭(左)與MQS頭比較較。
九、NanoMQS途徑怎樣支撐四級高抗振性
車輛內(nèi)的電氣聯(lián)接有必要保持抗振蕩和抗沖擊性。比如NanoMQS互連體系之類的小型化組件一般安置在子體系模塊(稱為“黑匣子”)中，在難以接近的嚴峻空間受限的空間中。
在歐洲，德國首要汽車制作商界說了LV214等規(guī)范的振蕩查驗等級。NanoMQS系列的規(guī)范未密封版別契合LV2144級(鍍銀觸點)，有用加速度約為181m/s2。
這是值得注意的，由于NanoMQS體系滿意密封汽車連接器的要求。憑仗NanoMQS體系的高接觸法向力，帶有附加密封的汽車連接器可完結(jié)三級振蕩，可完結(jié)近間隔設(shè)備，并可在發(fā)動機直接設(shè)備時完結(jié)四級振蕩(圖8)。NanoMQS端子和汽車連接器規(guī)劃穩(wěn)固，還可滿意400g竇振蕩阻力要求，如噴發(fā)閥或其他直接發(fā)動機設(shè)備運用所規(guī)矩的那樣。
圖8.NanoMQS體系，密封版外殼
十、為極點惡劣的汽車環(huán)境引入MCON0.50互連體系
MCON0.50互連體系是TEMCON互連產(chǎn)品系列的一部分，該產(chǎn)品系列專為在惡劣的汽車環(huán)境中安置而規(guī)劃。它是一個密封體系，選用特別規(guī)劃的硅膠密封圈。這些密封件可避免液體和濕氣進入電氣接觸區(qū)域，這關(guān)于發(fā)動機艙區(qū)域中的運用是必需的。
MCON0.50端子和汽車連接器滿意LV2143級近間隔設(shè)備要求和4級直接發(fā)動機設(shè)備要求。它還完結(jié)了IP9級其他防水保護。
與NanoMQS互連體系和MCON系列的其余部分不同，MCON0.50端子規(guī)劃沒有主供認噴槍，供給所謂的“凈體方法”(圖9)。
圖9.MCON0.50體系“凈體規(guī)劃”
這意味著沒有從汽車連接器伸出的法蘭將其供認在殼體內(nèi)的恰當方位，然后構(gòu)成更清潔的車身歸納。該規(guī)劃旨在最小化汽車連接器殼體內(nèi)部的任何磨損，由于這或許危害濕氣密封。密封版別供給最高水密性和防潮性。MCON0.50體系能夠浸沒在幾米深的水中，并從IPX蒸汽噴發(fā)器中吸收80巴的力。
表1：NanoMQS和MCON0.50途徑的規(guī)范和功用
十一、東西在主動處理中的效果
小型化汽車級元件的應(yīng)戰(zhàn)可延伸到電線端接和壓接進程。選用更小的電線端子，運用東西在確保高功用聯(lián)接和真實的汽車抗振性方面發(fā)揮著至關(guān)重要的效果。
為什么較小的線路更難以壓接?
本質(zhì)上，小型化的端子由較薄的資料構(gòu)成，這意味著它們在壓接進程中更簡略變形或變形。這還意味著亮光的存在或突起方法的彎曲變形變得更加明顯，由于它能夠構(gòu)成整個端子歸納的更大百分比。這是有問題的，由于亮光或許阻撓刺進或損壞汽車連接器殼體，特別是其密封部件。小線運用一般需求較小的東西空位以避免發(fā)生明顯的亮光。東西空位是指當兩者處于壓接高度時壓接器和砧座之間的亮光擒縱空間。作為參閱，小至0.05mm的加工空位能夠為壓接寬度為1.00mm的端子發(fā)生明顯的亮光。
較小的規(guī)范還使得在壓接進程中將導(dǎo)線精確地定位在端子內(nèi)更具應(yīng)戰(zhàn)性。小規(guī)范的導(dǎo)線剛性較小，使其易于下垂或彎曲，然后阻撓刺進端子。類似地，在壓接施加東西內(nèi)將端子對準砧座更加困難。
壓接不對稱是低質(zhì)量壓接的另一個特征，或許導(dǎo)致電氣和機械功用下降。端子在鐵砧上的不精確放置是不對稱和亮光的首要原因。這種不精確性或許是由不正確的設(shè)置或不合規(guī)范的端子饋送機制引起的。一般，高質(zhì)量的氣動進料施加比機械或低質(zhì)量的氣動進料施加更能發(fā)生精確的成果。
小線和小型端子的運用東西
用于小線壓接的TE施加運用高精度氣動或伺服進給組織。這些機制運用戶能夠輕松地設(shè)置初始端子對準，并在施加運用時保持一致的對準。
TE在開發(fā)階段前期與協(xié)作伙伴協(xié)作開發(fā)無缺的組件和東西解決方案，以滿意獨特的運用需求。TE根據(jù)汽車規(guī)范對這些組件和東西解決方案進行預(yù)查驗，以便最終用戶取得他們能夠徹底依托的全體認證解決方案。
OCEAN施加2.0怎樣改善小線壓接
OCEAN施加2.0是TE系列施加中的最新產(chǎn)品，具有多項晉級規(guī)劃，可改善小線壓接(小于0.35mm2)。一般規(guī)劃優(yōu)勢包含優(yōu)化的砧座幾許形狀，用于避免砧座未對準的釘扎底板，以及新的黑色氮化外表，可明顯行進耐磨性(圖10)。
圖10.TE的OCEAN2.0施加
TE開發(fā)了一些功用來輔佐小線壓接，包含更簡略的進給調(diào)整和帶狀導(dǎo)向鎖的改善。除了新的優(yōu)化砧座幾許外，OCEAN施加2.0還選用了新的System3端子壓緊機制，以確保精確和安穩(wěn)的端子定位。它還供給穩(wěn)固的壓接高度調(diào)理功用，以及供認機制。
制作商能夠通過規(guī)范壓接監(jiān)控體系對主動壓接進程進行質(zhì)量控制和驗證，這些體系也適用于細線。此外，TECrimpData運用程序使協(xié)作伙伴能夠?qū)χ鲃訅航舆M程進行有用的無線監(jiān)控，包含監(jiān)控循環(huán)次數(shù)設(shè)置報警以進行保護和更換備件。
TE的手動壓接東西供給與主動電線端接徹底相同的壓接連接質(zhì)量。此外，手動東西的良好人體工程學規(guī)劃使其能夠在狹隘的空間內(nèi)運用。
十二、抗晶須壓接引腳電鍍
小型化的趨勢也增加了行業(yè)對避免金屬晶須構(gòu)成的解決方案的需求。車輛中越來越多的電子產(chǎn)品使得元件制作商將印刷電路板(PCB)聯(lián)接的壓合技能用作焊料解決方案的牢靠替代品。電鍍適用于壓接銷，以便于光滑并避免由于氧化和其他原因構(gòu)成的外表損壞。現(xiàn)在，這些電鍍?nèi)芤菏滓慑a(Sn)組成。
圖11.從壓接銷成長的錫須
但是，錫對晶須成長具有高度敏感性。當錫膜遭到應(yīng)力時，例如當它刺進PCB時，錫須能夠從頭發(fā)狀結(jié)構(gòu)中自發(fā)成長。由于錫晶須是金屬，它們是導(dǎo)電的并且能夠長到足以橋接到其他金屬部件。在極點情況下，它們或許會引起電子操作短路。在曩昔，通過在電鍍中參加鉛來解決該問題。
鉛現(xiàn)已逐漸退出制作流程，由于它會危害環(huán)境。由于汽車制作商正在削減引腳間并選用首要由錫制成的引腳電鍍解決方案，他們正在尋找新的替代品來下降錫須構(gòu)成的風險。
LITESURF鍍層
TE的LITESURF電鍍技能是一種用于壓接運用的抗晶須電鍍。它為汽車電子制作商供給了錫的替代品，簡直沒有晶須成長的風險。由所以根據(jù)鉍(Bi)，它具有環(huán)境可持續(xù)性，徹底無害。
LITESURF電鍍技能是通過五年多研討和開發(fā)的效果，旨在研討無錫電鍍，以減輕晶須引發(fā)毛病的風險，并適用于壓接銷聯(lián)接的高應(yīng)力條件。LITESURF電鍍的開發(fā)是為了滿意制作商對逐漸小型化、減小引腳間隔以及在PCB上運用更小的汽車連接器規(guī)范的需求。
跟著TE的LITESURF電鍍技能的不斷開發(fā)，研討了跨越12種不同的沉積物組成，研討了晶須構(gòu)成以及影響出產(chǎn)進程(如熔化溫度)的其他行為特征。TE專家創(chuàng)建了悉數(shù)選項的詳細矩陣。TE研討得出定論，電鍍的最佳沉積物是電鍍的鉍基涂層。運用鉍具有額外的優(yōu)點，它使得制作商能夠運用遵循典型的電鍍線工藝的運用工藝，該工藝與規(guī)范錫浴適當。根據(jù)鉍的LITESURF電鍍能夠在現(xiàn)有的電鍍出產(chǎn)線中施行，而無需任何額外的工藝改動。對跨越5,600個多繃簧和動作銷以及三種不同類型的PCB技能進行了廣泛的LITESURF電鍍查驗。查驗標明，根據(jù)檢測到的顆粒的數(shù)量和巨細以及鉍的較低電導(dǎo)率(比錫的電導(dǎo)率低90%)，LITESURF電鍍能夠?qū)⒕ы毎l(fā)生率下降1,600倍以上。
圖12.LITESURF抗晶須電鍍組合物
定論
自從彎曲發(fā)明以來，TE一向與汽車制作商協(xié)作，一起創(chuàng)建搶先的聯(lián)接解決方案，為創(chuàng)新和功用建立行業(yè)規(guī)范?，F(xiàn)在，汽車中電子技能的快速增長以及對小型化技能的需求帶來了新的應(yīng)戰(zhàn)，需求更加技能先進的解決方案和真實的汽車級穩(wěn)固性。TE在開發(fā)進程的前期持續(xù)與客戶互動，并作為一起創(chuàng)建解決方案的真實協(xié)作伙伴，使車輛更智能，更安全。
TE能夠為端子、汽車連接器、接頭和壓接技能以及一起開發(fā)的運用東西供給聯(lián)接解決方案。這些解決方案能夠?qū)⒔M件的PCB占用空間削減多達50%，一起作為具有預(yù)驗證接口的體系的一部分進行無縫互操作。此外，TE的小型互連體系專為惡劣環(huán)境運用而規(guī)劃，滿意LV214振蕩要求和防水等IP9等級。
TE能夠在內(nèi)部支撐產(chǎn)品開發(fā)的悉數(shù)方面。TE徹底控制產(chǎn)品規(guī)劃和驗證的悉數(shù)制作階段;開發(fā)，包含沖壓、模塑、電鍍和組裝;以及查驗、質(zhì)量確保、運用和客戶支撐。這意味著我們能夠供給更大的制作量靈活性，在要害流程的每個階段供給高質(zhì)量的確保，并確保更快和受控的交貨時間。
