如何選擇和使用PC板支架以確保電子產(chǎn)品的高性價比和可靠性

作者：Jeff Shepard

資料提供者：Digi-Key 北美編輯群

2023-02-10

組裝是大多數(shù)電子設(shè)備生產(chǎn)的最后步驟之一，包括消費類白色家電、通用電子和汽車應(yīng)用。通常只進(jìn)行最終測試和包裝。當(dāng)設(shè)備準(zhǔn)備好組裝時，生產(chǎn)設(shè)備的大部分成本已經(jīng)產(chǎn)生。如果組裝過程不穩(wěn)健且不具有成本效益，則可能導(dǎo)致性能不合格，或不必要地增加設(shè)備成本。使用注塑成型印刷電路板（印刷電路板）支架提供電氣隔離，無需螺釘、墊圈和螺母，同時簡化和加快最終組裝。

注塑印刷電路板支架是看似簡單的組件。但是，設(shè)計人員在選擇它們時需要考慮許多因素，包括支撐樣式，如粘合劑底座、邊緣鎖定、反向鎖定和卡扣鎖定，以及固定方法，包括幾種鎖定和非鎖定設(shè)計，以及材料選擇，如縮醛、各種類型的尼龍和三元乙丙橡膠 （EPDM） 橡膠。

由于需要考慮工作溫度、剛度與處理預(yù)期振動水平的靈活性，以及在保險商實驗室 （UL） 94V-0 額定部件或較便宜的 UL 94V-2 額定部件之間進(jìn)行選擇，因此選擇標(biāo)準(zhǔn)變得更加復(fù)雜。此外，汽車裝配中使用的零件需要根據(jù)汽車工程師協(xié)會（SAE）J1639材料要求進(jìn)行評級。

為了應(yīng)對這些挑戰(zhàn)并加快注塑印刷電路板支架的選擇和使用，設(shè)計人員需要一個供應(yīng)商，提供廣泛的組件類型，并為所有印刷電路板支持需求提供“一站式服務(wù)”。

本文回顧了如何使用注塑工藝制造印刷電路板支架，著眼于材料標(biāo)準(zhǔn)和材料選擇，并回顧了安裝結(jié)構(gòu)的類型以及它們?nèi)绾卧谟∷㈦娐钒逯Ъ苤惺褂?。然后，它展示?a style="--tw-shadow: 0 0 #0000;">益升華組件的代表性印刷電路板支架，最后提出了選擇過程的建議以及將支架集成到產(chǎn)品組件中。

注塑

熱塑性塑料的注塑成型可生產(chǎn)高度可重復(fù)和低成本的機(jī)械部件，如印刷電路板支架。該過程分五個階段進(jìn)行（圖1）：

1. 熱塑性顆粒被送入機(jī)器并液化至精確的溫度。

2. 熔化的熱塑性塑料進(jìn)入注射腔，準(zhǔn)備成型。

3. 當(dāng)注射腔中達(dá)到所需壓力時，熔化的熱塑性塑料使用一系列澆口注入模具中以控制流量。

4. 當(dāng)模具達(dá)到適當(dāng)?shù)漠a(chǎn)能時，保持階段開始，最初在熱塑性塑料上保持壓力，以確保制造一致的零件。在保持階段的第二部分，釋放壓力，讓零件冷卻。

5. 打開模具，通過頂針將零件推出工具。

圖 1：注塑成型可以生產(chǎn)低成本且可重復(fù)的印刷電路板支架。（圖片來源：益升華組件）

材料標(biāo)準(zhǔn)

印刷電路板支架的兩個最重要的材料標(biāo)準(zhǔn)是 UL 94 可燃性要求和汽車聚酰胺 （PA） 塑料的 SAE J1639 分類系統(tǒng)。這些是適用于所有類型應(yīng)用的通用標(biāo)準(zhǔn)，而不僅僅是印刷電路板支持。

UL 94 已與國際電工委員會 （IEC） 標(biāo)準(zhǔn) 60695-11-10 和 60695-11-20 以及國際標(biāo)準(zhǔn)組織 （ISO） 標(biāo)準(zhǔn) 9772 和 9773 保持一致。這些標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)材料在測試部件被點燃后蔓延或熄滅火焰的趨勢對材料進(jìn)行分類。

• V-0 要求垂直部件的燃燒在 10 秒內(nèi)停止，只要材料不發(fā)炎，就允許材料滴落。

• V-1 要求垂直部分的燃燒在 30 秒內(nèi)停止，只要材料不發(fā)炎，就允許材料滴落。

• V-2 是限制最少的，要求垂直部分的燃燒在 30 秒內(nèi)停止，并允許燃燒材料滴落。

SAE J1639 是一種推薦做法，它為汽車應(yīng)用中使用的 PA 塑料的分類和規(guī)范提供了結(jié)構(gòu)。它基于美國材料與試驗協(xié)會 （ASTM） D 4066 PA（尼龍）注塑和擠出材料的分類系統(tǒng)。J1639要求汽車PA具有額外的描述性特性和特性。它由各種汽車制造商的專有OEM標(biāo)準(zhǔn)補(bǔ)充。J1639的三個基本要素包括：

• 增強(qiáng)和非增強(qiáng)尼龍等級的標(biāo)準(zhǔn)化，包括汽車應(yīng)用中的 66、6 和 66/6。

• 用于表征這些PA材料性能的測試方法的標(biāo)準(zhǔn)化。

• 提供簡潔的結(jié)構(gòu)來呈現(xiàn)材料規(guī)格。

成型什么材料？

有幾種類型的塑料可供選擇。最常見的印刷電路板支架包括乙縮醛、尼龍和 EPDM 橡膠。根據(jù)材料的不同，它們可以支持-40°C至+85°C的工作溫度，并提供減振、電氣隔離和其他功能。額定溫度為 +200°C 的高溫材料可用于定制設(shè)計。兩種常見的尼龍是PA66和PA66/6。

對于可以使用 UL 94V-2 材料的應(yīng)用，設(shè)計人員可以轉(zhuǎn)向 PA66。尼龍66特別適用于注塑工藝。它提供了強(qiáng)度、剛性、韌性、高熔點、良好的表面潤滑性（對注塑成型很重要）和耐磨性的良好組合，以及對許多化學(xué)品、機(jī)器和機(jī)油、溶劑和汽油的耐受性。此外，PA66相對便宜且無鹵。采用 PA66 制造的部件符合 SAE J1639 的要求。

PA66/6 也是無鹵的，可用于需要 UL 94V-0 等級的應(yīng)用。其機(jī)械性能與PA66相似，但具有改進(jìn)的低溫韌性。與PA66相比，它可以提供更好的表面光潔度和顏色穩(wěn)定性。PA66/6 也符合 SAE J1639 的要求。

安裝類型

除了材料選擇外，安裝類型的規(guī)格和連接到印刷電路板的固定方法是印刷電路板支架的重要考慮因素。在這兩種情況下，都有很多選擇。圖 2 中所示的一些最常見的安裝格式包括：

1. 螺紋，包括使用墊圈和螺母固定的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計，以及無需墊圈和螺母的自攻。

2. 卡扣配合可快速推入機(jī)箱或面板孔中，以提供安全安裝。變化包括邊緣鎖、刺刀、冷杉樹等。

3. 卡扣鎖也可以推入機(jī)箱或面板孔，但很容易拆卸。

4. 壓合，盲連接，使用翅片提供牢固的固定。它們在空間受限的應(yīng)用中特別有用。

5. 使用膠帶的粘合劑底座，無需安裝孔。

                                                                     

                                                                                                                               圖 2：將印刷電路板支架連接到面板或機(jī)箱的眾多選擇中的五種。（圖片來源：益升華組件）

印刷電路板固定方法

第二個同樣重要的設(shè)計決策是選擇印刷電路板固定方法。與面板安裝類型一樣，有多種固定方法可供選擇，圖 3 中的示例包括：

1. 帶雙爪卡扣的雙爪卡扣鎖，其中一側(cè)鎖定，另一側(cè)可釋放，用于堆疊印刷電路板或?qū)⒂∷㈦娐钒暹B接到機(jī)箱。

2. 箭頭卡扣鎖帶卡口鼻卡扣配合，提供非常安全的固定，并支持堆疊應(yīng)用中的快速組裝。

3. 平放支架是一種自粘式印刷電路板支架，帶有快速釋放卡舌。

4. 六角/螺紋安裝帶有六角螺母，另一側(cè)有一個可釋放的薄型緊固件。

5. 反向雙鎖定/卡扣配合提供卡扣配合，可安全連接到印刷電路板。它可以從機(jī)箱的底部安裝，并具有薄的按鈕頭，以最大程度地減少突出。

圖 3：用于將支架固定到印刷電路板的幾個選項。 （圖片來源：益升華組件）

印刷電路板支持示例

鑒于材料、安裝類型和固定方法的廣泛組合，不可能全面了解印刷電路板支持選項。以下是益升華組件提供的數(shù)百個選項中的幾個：

CRLCBSRE-10-01采用尼龍66制造，符合UL 94V-2標(biāo)準(zhǔn)，與上圖3中的“E”部件相似。上部適合 4 毫米 （mm） 孔，底部適合 5.4 毫米孔。墊片總長度為 15.9 毫米（0.625 英寸）。

PSM-10-01也由尼龍66制成。它的一側(cè)有一個平坦的支架和一個鎖定箭頭（如圖 3 中零件“B”的頂部），可以放入另一側(cè)的 0.125 英寸孔中。箭頭長度為 0.130 英寸，墊片長度為 15.9 毫米（0.625 英寸）。它設(shè)計用于安裝厚度達(dá) 0.078 英寸的面板。

RLEHCBS-7-01BK 是一種反向安裝、邊緣固定支架，由黑色尼龍 66 制成，可安裝在 0.375 英寸厚的面板上的 0.313 x 0.062 英寸底孔中（圖 4）。頂板有一個 0.156 英寸的孔，并鎖定在 0.062 英寸的面板上。墊片長度為 0.500 in。

圖 4：RLEHCBS-7-01BK 具有用于固定到印刷電路板的邊緣保持支架。（圖片來源：益升華組件）

可選擇 UL 94V-0 或 V-2 以及其他設(shè)計選項

PA66/6 或 PA66 中提供以下支持。

對于需要一側(cè)安裝孔、另一側(cè)鎖定箭頭的平面安裝的安裝，設(shè)計人員可以選擇 UL 94V-2 額定 CBSS-10-01（圖 5）或 UL 94V-0 額定 CBSS-10-19。

圖 5：CBSS-10-01 是一個支架示例，一側(cè)帶有鎖定箭頭，另一側(cè)帶有孔的扁平支架。（圖片來源：益升華組件）

對于需要類似于圖 3 中“A”的墊片的應(yīng)用，設(shè)計人員可以轉(zhuǎn)向 UL 94V-2 額定 MSPM-5-01 或 UL 94V-0 額定 MSPM-5-19。

對于需要類似于圖3中“B”的設(shè)計的應(yīng)用，設(shè)計人員可以考慮UL 94V-0等級LCBS-2-12-19或UL 94V-2額定LCBS-2-12-01。

結(jié)論

如圖所示，印刷電路板支架有多種形狀和尺寸可供選擇，并由多種材料類型制成。除此之外，還需要支持高效可靠的裝配以及其他應(yīng)用要求，選擇過程可能令人生畏。在大多數(shù)情況下，設(shè)計人員的最佳建議是選擇一個或多個適合應(yīng)用的選項，然后進(jìn)行實驗以確定哪一個最能支持整體裝配要求。