Premere

Oct 21, 2023

Würth Elektronik ICS Inc. si affida a diverse presse pneumatiche e a ginocchiera per inserire pin e connettori a pressione in PCB di tutte le dimensioni e forme. Foto per gentile concessione di Würth Elektronik ICS Inc.

Un livello 1 automobilistico utilizza la tecnologia press-fit per assemblare e testare due tipi di alloggiamenti PCB. Uno è dotato di un connettore incorporato a 16 pin; l'altro ha due connettori a 16 pin. Foto per gentile concessione di Schmidt Technology Corp.

Realizzati in lega di rame, i perni a pressione sono disponibili in diversi spessori e larghezze. Foto per gentile concessione di Autosplice Inc.

Un malinteso comune riguardo al settore manifatturiero (soprattutto tra il grande pubblico) è che sia privo di innovazione. Il fatto è che nuove tecnologie di assemblaggio vengono costantemente sviluppate e introdotte sul mercato. A volte, tuttavia, un’innovazione deve essere modificata per diventare mainstream.

Questo è il caso dell'assemblaggio di circuiti stampati (PCB). Dall'inizio degli anni '40 all'inizio degli anni '90, quasi tutti i componenti PCB venivano fissati con uno dei tre metodi seguenti: saldatura punto a punto, saldatura ad onda o saldatura a rifusione.

Pochi componenti sono stati assemblati utilizzando la tecnologia press-fit. Sviluppato dall'industria delle telecomunicazioni alla fine degli anni '70, questo metodo senza saldatura prevede la pressatura di pin in lega di rame (separatamente o prestampati in connettori di plastica) in fori passanti per formare una connessione elettromeccanica a tenuta di gas.

Il metodo ha suscitato scarso interesse da parte di altri settori perché i solidi perni a pressione inizialmente utilizzati deformavano i fori passanti e causavano microfessurazioni nei pannelli. La situazione è cambiata alla fine degli anni '90 con lo sviluppo di perni a pressione conformi, la placcatura di fori passanti e l'introduzione di presse servoelettriche che offrono un controllo preciso sul processo di inserimento.

"I fornitori automobilistici di quadri strumenti e gruppi di interruttori non critici hanno iniziato a utilizzare la tecnologia press-fit più di 10 anni fa", osserva Joe Lynch, direttore di Interplex Industries Inc. Man mano che questi fornitori si sono sentiti più a loro agio con la sua affidabilità, hanno successivamente implementato la tecnologia press-fit per funzioni più critiche come i sensori degli airbag e i sistemi di controllo del rilevamento degli urti. Ora il metodo è mainstream perché offre anche ripetibilità e facilità di assemblaggio."

Negli ultimi anni, un Tier 1 del settore automobilistico ha utilizzato la tecnologia press-fit per assemblare e testare due tipi di alloggiamenti per PCB. Un alloggiamento è dotato di un connettore stampato a 16 pin con quattro pin di alimentazione. L'altro alloggiamento ha due connettori a 16 pin e quattro pin di alimentazione.

L'assemblaggio e il test vengono eseguiti in una stazione di lavoro semiautomatica realizzata da Schmidt Technology Corp. Un lavoratore posiziona l'alloggiamento (con il PCB sulla parte superiore) su un tavolo scorrevole, che trasferisce l'alloggiamento a un dispositivo di nidificazione. Il PCB è posizionato in modo che i pin del connettore siano correttamente allineati con i fori passanti.

All'inizio del ciclo, una fotocamera scatta una foto dell'alloggiamento e del PCB e uno scanner legge il codice a barre del PCB. Se i componenti non sono compatibili, sull'HMI viene visualizzato il messaggio "non OK" e l'apparecchiatura riporta l'alloggiamento sulla tavola scorrevole. Se i componenti sono compatibili, l'alloggiamento viene caricato su una ServoPress 420 e il suo pistone preme il PCB sui pin in 1,5 secondi.

Dopo l'assemblaggio, la fotocamera esegue l'ispezione dell'altezza del perno per verificare la precisione entro 0,003 pollici. L'alloggiamento completato viene quindi trasferito in un luogo di scarico. Il tempo totale del ciclo è di 12 secondi. La scansione dei codici a barre consente la completa tracciabilità del prodotto.

"Secondo la norma IEC1709, le connessioni press-fit sono almeno 10 volte più affidabili delle connessioni saldate", afferma Glenn Nausley, presidente di Promess Inc. "Utilizzando il press-fit invece della saldatura, i produttori eliminano lo stress termico sulla scheda, sviluppo di calore su componenti sensibili, giunti di saldatura freddi e cortocircuiti causati da ponti di saldatura."

La tecnologia press-fit offre molti altri vantaggi rispetto alla pasta pin-through e alla saldatura selettiva. Per cominciare, la saldatura è ora senza piombo e deve essere rifusa a temperature elevate, che possono danneggiare i connettori e la scheda.