PCBのプレスフィット穴：はんだ付け不要の接続に関する包括的なガイド

プレス・フィット技術によって PCB組成に革命が起き 溶接の必要性がなくなり 部品を回路板に接続するための 堅牢で信頼性の高い代替手段が提供されています伝統的な溶接孔とは異なりプレスフィット孔は,部品ピンとPCB孔の間の干渉によって,精密な工学により機械的および電気的結合を作り出し,ガス密度の高いボンドを形成します.低抵抗接続このイノベーションは 耐久性や速度,環境適合性が不可欠な 自動車,電信,工業電子などの産業において 不可欠なものになっています

このガイドでは,プレスフィット穴の仕組み,溶接接続に対する利点,製造プロセス,設計のベストプラクティス,優れたパフォーマンスと効率化のためにこの技術を活用する技術者と製造者を装備する.

主要 な 教訓
1プレス・フィット・ホールは,干渉フィット (穴の大きさよりわずかに大きいピン直径) を用いて,溶接なしで強い機械的および電気的接続を作成します.熱ストレスの軽減と環境への影響.
2溶接孔と比較して,プレスフィット技術では,組み立て時間を30%~50%短縮し,再加工率を40%削減し,溶接橋や冷接のようなリスクを排除します.
3重要な設計要素には,穴容量 (±0.05mm),材料の互換性 (銅合金ピンのFR4PCB),信頼性の高い接続を確保するための垂直性が含まれます.
4プレスフィットホールは,高振動環境 (自動車),高密度PCB (通信),頻繁な再加工を必要とするアプリケーション (工業電子機器) で優れています.

プレス・フィット 穴 と 溶接 穴: 根本 的 な 違い
プレスフィットと溶接孔の選択は,アプリケーションのニーズに依存し,プレスフィートは耐久性,効率性,持続性においてユニークな利点を提供します.

なぜ プレス フィット 穴 は 溶接 穴 より 優れている の か
a.耐久性: 干渉フィットにより,ガス密封が作られ,水分,腐食,振動に耐える.自動車の底部PCBや工業機械にとって非常に重要です.
b.効率:自動プレスフィットシステムは,1時間あたり1,000+ピンを組み立てることができ,手動溶接よりも2倍速く動作します.
c.信頼性: 橋,冷接,溶接ボールなどの溶接欠陥を排除し,フィールド失敗率を30%~50%削減します.
持続可能性: リード付きの溶接剤を避けることでRoHSとREACHに準拠し,世界の環境にやさしい製造トレンドに沿っています.

プレス フィット 穴 の 働き: 干渉 フィット の 科学
プレスフィット接続は,部品ピン (男性) がPCBホール (女性) よりもわずかに大きいときの干渉フィットメカニカル原理に依存します.挿入すると,ピンが穴の壁を変形します.緊張感を電気を伝導し分離に抵抗する恒久的な結合です

メカニカル 接続 プロセス
a.穴の準備:PCBの穴は,導電性を確保するために精密に穴を掘り出し,銅で塗装されています.穴の直径は,ピン直径より0.02~0.05mm小さいように設計されています (例えば,1.0mmのピンペアと0.97mmの穴)
b.ピン挿入:制御された圧力プレス (手動または自動) がピンを穴に押し込む.ピンの大きさはPCBの銅塗装壁をわずかに拡張させる.ピンを固定する摩擦を起こす.
c.冷熱溶接効果:挿入からの圧力はピンと穴の表面の酸化物層を壊し,金属と金属の接触を可能にします (冷熱溶接に類似します).これは低電気抵抗 (<10mΩ) と長期的導電性を保証します.

プレス・フィット の 完全性 を テスト する
製造者は3つの主要試験で接続を検証します.

a. 挿入/固定力: ピンを挿入するには20~80Nの力,外すには>50Nの力が必要であることを保証し,偶然の脱出を防止する.
b.ガスの密度:ヘリウム漏れ検査では,湿気や腐食性のある環境におけるPCBにとって重要なギャップがないことが確認されている.
c.電気抵抗: 溶接接続に匹敵または超えられる<10mΩを保証するためにマイクロオムメーターで測定する.

プレスフィット穴の製造プロセス
信頼性の高い プレス・フィット・ホールを作るには 掘削から塗装まで あらゆる段階において 精度が必要です
1. PCB材料の選択
基礎基板: FR4はほとんどのアプリケーションで標準で,優れた機械的強度とコスト効率を提供します.高振動または高温用途 (例えば航空宇宙) では,高Tg FR4 (Tg ≥170°C) やポリマイドを選択する.
銅厚さ: 1 センチ2 オンス銅塗装で穴は伝導性と干渉フィットのための構造的サポートを保証します.

2掘削と許容量制御
穴直径: 干渉を達成するために正確でなければならない. ±0.05mmの許容量は標準であり,先進的なアプリケーションでは ±0.02mmが必要である (例えば医療機器).
円筒性: 穴は均質な干渉を確保するために完全に丸い (角形がない) 必要があります.レーザードリリングは,機械ドリルを上回る ± 0.01mm の精度でこれを達成します.

3導電性と強度のための塗装
PTHプラチング:穴は25~35μmの厚さまで銅で電圧塗装され,ピン挿入時の導電性と変形耐性を保証します.
表面塗装: 穴壁にチーンまたは金塗装が選択可能で,挿入時の摩擦を軽減し,酸化を防止します.

4検査
AOI (Automated Optical Inspection): 穴の直径,丸さ,および塗装の均一性をチェックする.
横断解析: 銅の厚さとサンプルPCBの裂け目がないことを確認する.

プレス フィット 穴 の 設計 助言
プレス・フィット の 設計 が 成功 する の は,寸法,材料,並び方 に 注意深く 注意 する こと に かかっ て い ます.
1穴とピンサイズ
干渉計算:ピンが穴より2~5%大きい (例えば,1.0mmのピン + 0.97mmの穴 = 3%の干渉).過剰な干渉 (>7%) はPCB損傷のリスクがあります.あまりに少量 (<1%) は,接続が緩やかになる.
標準サイズ:IPC-2221ガイドラインに従ってください (例えば,消費者電子機器の0.82mmピンに0.8mmの穴).

2材料の互換性
PCB材料: FR4または高Tg FR4はほとんどのアプリケーションで動作します.極端な環境では,ガラス強化ポリマイム (-55 °C~200 °Cに耐える) を使用します.
ピン材料:銅合金 (C11000,C10100) は伝導性と柔らかさに優れています.ニッケルまたはチンの塗装は耐腐蝕性を追加します.

3レイアウトとスペース
穴間隔: プレス・フィット穴間の穴の直径を2倍以上保ち,挿入中にPCBの変形を避ける (例えば,1mmの穴に2mmの隔たりがある).
エッジ距離: 薄層化防止のため,PCBのエッジから穴の直径 ≥1.5xの穴を保持する.

4. 寛容度 積み上げ
孔容量: ±0.05mm (干渉フィットに欠かせない)
ピン・トレランス: ±0.02mm (一貫した干渉を確保するため,穴のトレランスより狭い).
垂直性: 挿入時にピンが曲がらないように,PCB表面に90° ±1°で穴を掘らなければならない.

プレス・フィット 穴 の 応用
プレス・フィット技術は 信頼性,速度,再加工性が重要な業界で優れています
1自動車電子機器
エンジン制御ユニット (ECU),センサーモジュール,インフォテインメントシステム
なぜプレス・フィット:振動 (20G+),温度サイクル (-40°C~125°C) に抵抗し,コネクタのフィールド再処理が可能.
例: Tier 1 自動車サプライヤーは,溶接式からプレスフィット式コネクタに切り替えた後,ECUの故障率を 40%削減しました.

2電気通信
5Gベースステーション PCB,ルーターバックプレーン,データセンタースイッチ
なぜプレスフィット:高密度設計 (0.8mmピッチピン) と大型ボード (24" × 18") の急速な組み立てをサポートする.
例:通信OEMが自動プレスフィットシステムを用いて5Gバックプレンの組み立て時間を30%短縮しました

3工業機械
PLC (プログラム可能な論理コントローラー) モータードライブ ロボット
なぜプレスフィット: 塵,湿度,頻繁な再構成 (例えば,I/Oモジュール交換) に耐える.
例: 工場自動化会社は,プレスフィットコネクタ (脱溶剤なしで簡単に交換できる) を使ってダウンタイムを50%削減しました.

4医療機器
患者のモニター 画像機器 診断ツール
なぜプレスフィット:鉛のない (ISO 13485 に準拠),無菌な環境で信頼性があり,重要な部品の安全な再加工を可能にします.

共通 の 課題 と 解決策

よくある質問
Q: プレス・フィット接続が処理できる最大電流は?
A: 2オンス銅塗装と1mmピン直径で最大30A. 大きいピン (2mm+) は電源配送のために50A+に対応します.

Q: プレス・フィット穴は柔軟なPCBで使用できますか?
A: 限られた程度です.柔軟な基板 (ポリアミド) は挿入力によって変形することがありますが,硬いセクションの硬い柔軟PCBはうまく機能します.

Q: プレス・フィット・接続はどのくらい持続するのですか?
A: 典型的環境で10年以上 導電性や機械強度が低下しない

Q: プレス・フィット・ホールは 溶接されたホールより高価ですか?
A: 初期ツール (精密ドリル,プレス) は費用がかかりますが,大量生産 (10k+ユニット) は,組み立てが速くなるため,単位コストを下げます.

Q: プレス・フィット の 穴 は 特別 の 試験 を 必要 と し ます か.
A: はい,品質管理に挿入力,保持力,電気抵抗試験を含みます.自動車用には,振動と熱サイクル試験を追加します.

結論
プレス・フィット・ホールがPCB組み立てを 再定義し 速度,信頼性,持続可能性を 均衡させる溶接無用ソリューションを 提供しています熱圧を減らす自動車,電信,産業向けに理想的になる.

設計 (穴/ピンサイズ,許容量) と製造 (掘削,塗装) の精度が必要ですが,利点は失敗率が低く,組み立てが速く,環境保全の取り組みは電子機器がよりコンパクトになり 要求が高くなるにつれて プレスフィット技術が 現代のPCB設計の礎となるでしょう