Sådan vælger og bruger du PC-kortstøtter til at sikre omkostningseffektive og pålidelige elektroniske produkter

Samling er et af de sidste trin i produktionen af de fleste elektroniske enheder, herunder hvide forbrugsvarer, generel elektronik og bilapplikationer. Den efterfølges normalt kun af en afsluttende test og pakning. Når enheden er klar til montering, er det meste af omkostningerne til fremstilling af enheden allerede afholdt. Hvis samlingsprocessen ikke er robust og omkostningseffektiv, kan den resultere i en understandardydelse eller unødigt øge enhedens pris. Brugen af sprøjtestøbte printpladestøtter giver elektrisk isolation og eliminerer behovet for skruer, skiver og møtrikker, samtidig med at den endelige samling forenkles og fremskyndes.

Støtter til sprøjtestøbte printplader er komponenter, der ser meget enkle ud. Designere skal dog overveje mange faktorer, når de vælger dem, herunder støtteformer som f.eks. selvklæbende base, kantlåsning, omvendt låsning og snaplås, samt fastgørelsesmetoder, herunder adskillige låsende og ikke-låsende designs, og materialevalg som acetal, forskellige typer nylon og ethylenpropylendienmonomer (EPDM) gummi.

Udvælgelseskriterierne kompliceres yderligere af behovet for at tage hensyn til driftstemperatur, stivhed versus fleksibilitet til at håndtere forventede vibrationsniveauer og valget mellem Underwriters Laboratories (UL) 94V-0 klassificerede dele eller billigere UL 94V-2 klassificerede dele. Derudover skal dele, der anvendes i bilsamlinger, klassificeres i henhold til Society of Automotive Engineers (SAE) J1639-materialekravene.

For at imødegå disse udfordringer og fremskynde valget og brugen af sprøjtestøbte printpladestøtter har designere brug for en leverandør, der tilbyder et bredt udvalg af komponenttyper og tilbyder en "one-stop-shop" til alle behov for printpladestøtter.

I denne artikel gennemgår vi det, hvordan printpladestøtter fremstilles ved hjælp af sprøjtestøbningsprocessen, der ses på materialestandarder og materialevalg, og der gennemgår vi de forskellige typer monteringsstrukturer, og hvordan de anvendes i printpladestøtter. Derefter præsenteres repræsentative printpladestøtter fra Essentra Components og afsluttes med forslag til udvælgelsesprocessen og integration af støttepunkterne i produktsamlingen.

Sprøjtestøbning

Ved sprøjtestøbning af termoplast fremstilles meget gentagelige og billige mekaniske komponenter som f.eks. printpladestøtter. Processen foregår i en række fem faser (figur 1):

1. De termoplastiske granulater føres ind i maskinen og opløses til en præcis temperatur.
2. Den smeltede termoplast kommer ind i injektionshullet som forberedelse til støbning.
3. Når det nødvendige tryk er nået i injektionshullet, sprøjtes den smeltede termoplast ind i formen ved hjælp af en række porte til at styre flow.
4. Når formen har nået den rette kapacitet, starter en holdefase, hvor trykket i begyndelsen opretholdes på termoplasten for at sikre, at der fremstilles ensartede dele. I den anden del af holdfasen slipper trykket, og delene får lov til at afkøle.
5. Formen åbnes, og delene skubbes ud af værktøjet med udstødsbolte.

Figur 1: Sprøjtestøbning kan producere billige og repeterbare printpladestøtter til lave omkostninger. (Billedkilde: Essentra Components)

Materiale standarder

To af de vigtigste materialestandarder for printpladestøtter er UL 94-kravene til brandfarlighed og SAE J1639-klassifikationssystemet for polyamidplast (PA) til biler. Der er tale om generelle standarder, der gælder for alle typer applikationer, ikke kun for printpladebærere.

UL 94 er blevet harmoniseret med International Electrotechnical Commission (IEC) standarderne 60695-11-10 og 60695-11-20 og med International Standards Organization (ISO) standarderne 9772 og 9773. Disse standarder klassificerer materialer på grundlag af deres tendens til enten at sprede eller slukke flammer, når testdelen er blevet antændt.

• V-0 kræver, at forbrændingen stopper inden for 10 sekunder (s) på en lodret del, og tillader dryp af materiale, så længe de ikke er betændte.
• V-1 kræver, at forbrændingen stopper inden for 30 sekunder på en lodret del, og tillader dryp af materiale, så længe de ikke er betændte.
• V-2 er den mindst restriktive og kræver, at afbrændingen stopper inden for 30 sekunder på en lodret del, og tillader dryp af flammende materiale.

SAE J1639 er en anbefalet praksis, der giver en struktur for klassificering og specifikation af PA-plast, der anvendes i bilindustrien. Den er baseret på American Society for Testing and Materials (ASTM) D 4066-klassifikationssystemet for PA- (nylon) injektions- og ekstruderingsmaterialer. J1639 kræver yderligere beskrivende egenskaber og karakteristika for PA'er til biler. Den suppleres af proprietære OEM-standarder fra forskellige bilproducenter. De tre grundlæggende elementer i J1639 omfatter:

• Standardisering af kvaliteterne af forstærket og uforstærket nylon, herunder 66, 6 og 66/6 til anvendelse i automobiler.
• Standardisering af de testmetoder, der anvendes til at karakterisere egenskaberne af disse PA-materialer.
• Tilvejebringe en kortfattet struktur til præsentation af materialespecifikationerne.

Hvilket materiale skal støbes?

Der findes flere forskellige typer plast. De mest almindelige til printpladestøtter omfatter acetal, nyloner og EPDM-gummi. Afhængigt af materialet kan de tåle driftstemperaturer fra -40 ˚C til +85 ˚C og har vibrationsdæmpning, elektrisk isolering og andre funktioner. Materialer til høje temperaturer på +200 ˚C er tilgængelige til brugerdefinerede designs. To af de almindelige nyloner er PA66 og PA66/6.

Til applikationer, der kan bruge et UL 94V-2 materiale, kan designere anvende PA66. Nylon 66 kan især være nyttigt til sprøjtestøbningsprocesser. Det giver en god kombination af styrke, stivhed, sejhed, et højt smeltepunkt, god overfladesmøreevne (vigtigt for sprøjtestøbning) og slidstyrke samt modstandsdygtighed over for mange kemikalier, maskin- og motorolier, opløsningsmidler og benzin. Desuden er PA66 relativt billigt og er halogenfrit. Dele fremstillet af PA66 opfylder kravene i SAE J1639.

PA66/6 er også halogenfri og kan anvendes i applikationer, der kræver en UL 94V-0-klassificering. Dets mekaniske egenskaber svarer til PA66, men har en forbedret sejhed ved lave temperaturer. Det kan give en bedre overfladefinish og farvestabilitet sammenlignet med PA66. PA66/6 opfylder også kravene i SAE J1639.

Monteringstyper

Ud over materialevalg er specifikationen af monteringstypen og fastgørelsesmetoden til fastgørelse til printkortet vigtige overvejelser for printkortstøtter. I begge tilfælde er der mange muligheder. Nogle af de mest almindelige monteringsformater, der er vist i figur 2, omfatter:

1. Med gevind, herunder standardkonstruktioner, der fastgøres med skiver og møtrikker, og selvskærende gevind, der eliminerer behovet for skiver og møtrikker.
2. Snap fit, der hurtigt kan skubbes ind i et chassis eller panelhul for at sikre sikker montering. Variationer omfatter kantlås, bajonet, grantræ og andre.
3. Snaplåsen kan også skubbes ind i et hul i et chassis eller panel, men kan let fjernes.
4. Trykfast, blind fastgørelse, der bruger lameller til at give et sikkert greb. De kan være særligt nyttige i applikationer med begrænset plads.
5. Selvklæbende base, der bruger tape til at fjerne behovet for et monteringshul.

Figur 2: Fem af de mange muligheder for at forbinde printpladestøtter til paneler eller chassis. (Billedkilde: Essentra Components)

Fastgørelsesmetoder for pc-kort

Den anden og lige så vigtige designbeslutning er valget af en metode til fastgørelse af printkortet. Som med panelmonteringstyper er der et stort udvalg af fastgørelsesmetoder, og eksemplerne i figur 3 omfatter:

1. To-punkts snaplås med to-punkts snap fit, hvor den ene side låses og den anden side kan frigøres til stabling af printplader eller til at forbinde en printplade med et chassis.
2. Pilehoved-snaplås med bajonetnæse-snappasning giver et meget sikkert greb og understøtter hurtig samling i stabelapplikationer.
3. Flat Rest Mount er en selvklæbende printpladestøtte med en hurtig frigørelsesflig.
4. Sekskantet/gevind monteres sikkert med en sekskantet møtrik og har en frigørbar, lavprofilet fastgørelse på den anden side.
5. Den omvendte dobbelt låsning/snap fit giver en snap fit for sikker tilslutning til printkortet. Den kan installeres fra undersiden af chassiset og har et tyndt knaphoved for at minimere fremspring.

Figur 3: Flere muligheder for fastgørelse af understøtninger på printplader. (Billedkilde: Essentra Components)

Eksempler på support til pc-kort

På grund af det store udvalg af kombinationer af materialer, monteringstyper og fastgørelsesmetoder er det ikke muligt at give et fuldstændigt billede af mulighederne for understøttelse af printplader. Følgende er nogle få af de hundredvis af muligheder, der er tilgængelige fra Essentra Components:

CRLCBSRE-10-01, der er fremstillet af nylon 66, opfylder UL 94V-2 og svarer til del "E" i figur 3 ovenfor. Den øverste del passer til et hul på 4 millimeter (mm) og den nederste del til et hul på 5,4 mm. Den samlede afstandsstykke-længde er 15,9 mm (0,625 tommer (in.)).

PSM-10-01 er også fremstillet af nylon 66. Den har et fladt hvil på den ene side og en låsepilspids (som toppen af del "B" i figur 3), der passer ind i et 0,125 tommer hul på den modsatte side. Længden af pilespidsen er 0,130 tommer og afstandsstykket er 15,9 mm (0,625 tommer). Den er designet til at passe til paneler med en tykkelse på op til 0,078 tommer.

RLEHCBS-7-01BK er en omvendt monteret kantholder, der er fremstillet af sort nylon 66 og monteres i et bundhul på 0,375 x 0,313 tommer i et 0,062 tommer tykt panel (Figur 4). Den øverste plade har et hul på 0,156 tommer og kan låses på et panel på 0,062 tommer. Afstandsstykket har en længde på 0,500 tommer.

Figur 4: RLEHCBS-7-01BK har en kantholder til fastgørelse på printkortet. (Billedkilde: Essentra Components)

Valg af UL 94V-0 eller V-2 og en anden designmulighed

Følgende understøtninger er tilgængelig i enten PA66/6 eller PA66.

For installationer, der kræver en flad montering med et monteringshul på den ene side og en låsepil på den modsatte side, kan designere vælge mellem UL 94V-2 klassificeret CBSS-10-01 (Figur 5) eller UL 94V-0 klassificeret CBSS-10-19.

Figur 5: CBSS-10-01 er et eksempel på en støtte med en låsepil på den ene side og et fladt beslag med et hul på den anden side. (Billedkilde: Essentra Components)

For applikationer, der kræver en afstandsstykke svarende til "A" i figur 3, kan designere anvende UL 94V-2 klassificeret MSPM-5-01 eller UL 94V-0 klassificeret MSPM-5-19.

Og til applikationer, hvor der er behov for et design svarende til "B" i figur 3, kan designere overveje UL 94V-0-klassificeret LCBS-2-12-19 eller UL 94V-2-klassificeret LCBS-2-12-01.

Konklusion

Som det fremgår, er printpladestøtter tilgængelig i en lang række former og størrelser og er fremstillet af flere forskellige materialetyper. Læg dertil behovet for at understøtte effektiv og pålidelig samling, blandt andre anvendelseskrav, og udvælgelsesprocessen kan være skræmmende. I de fleste tilfælde er det bedste råd til konstruktører at vælge en eller flere muligheder, der synes at være velegnede til applikationen, og derefter eksperimentere for at finde ud af, hvilken løsning der bedst understøtter de overordnede krav til samlingen.

Anbefalet læsning

1. Brug tætte og fleksible sammenkoblinger til at designe kompakte, højtydende patientovervågningsenheder med høj ydeevne
2. Brug direkte plug-in isolationsforskydningsstik til at strømline monteringen og sænke BOM
3. Sådan udnytter du fordelene ved leder-til-kort-stik i ultrakompakte designs