工程师应该了解哪些符合线束到PCB接口的重要标准？

将电缆组件连接到 PCB 时，您需要的不仅仅是物理连接。这些接口必须满足特定的行业标准，才能在不同应用程序中提供最低的性能。在适用于消费电子产品和航空航天系统时，了解您的项目的正确标准是必要的。

本常见问题解答讨论了线束到 PCB 接口的最常见标准。

问：什么是 IPC/WHMA-A-620 标准，其类别如何影响连接？
答：IPC/WHMA-A-620 标准是制造电子产品电缆和线束组件的主要规则手册。它向制造商准确展示了什么是好的组件，什么不是。这些规则可帮助公司建立功能正常且持续很长时间的电线连接，具体取决于其预期用途。

问：什么是 IPC/WHMA-A-620 标准，它提出了哪些要求？
答：IPC/WHMA-A-620 标准称为“电缆和线束组件的要求和验收”，提供了一套完整的规则，涵盖许多重要步骤：

• 电线准备和压接 — 剥线末端和创建适当压接端接的特定要求。

• 焊接互连 — 线束组件内焊点的验收标准。

• 连接器化 — 对连接器外壳内的触点及其端接到电线的要求。

• 测试方法 — 标准化的检查程序，包括目视检查和电气测试。

问： 不同产品类别的端子引线/导线放置要求有何不同？
答：不同类别的端子引线/导线放置规格差异很大，如图 1 所示。下表对不同端子类型中可接受的缺陷测量值进行了系统分析。

图 1.根据 IPC/WHMA-A-620 对端子引线/电线放置进行分类。（图片：SolderingGeek – YouTube)

对于转塔和直针端子，1 类允许小于 90° 的缺陷，而 2 类则区分小于 90° 的缺陷和 90° 至 180° 之间的缺陷（需要过程指示器）。3 级保持最严格的标准，只允许小于 180° 的缺陷。

分叉端子在所有类别中均采用单一规格 - 缺陷必须小于 90°。钩形端子遵循与三个类别的炮塔和直针端子相同的模式。

对于穿孔或穿孔的端子，1 类要求电线与端子表面接触，而 2 类和 3 类都要求缺陷必须小于 90°。

这些不同级别的规则允许制造商为其产品的使用方式选择正确的质量标准。这有助于他们在制造价格合理的产品与仍然足够可靠以达到预期用途之间取得平衡。

问：J-STD-001 对将线束焊接到 PCB 有什么要求？
答：IPC J-STD-001 标准是电子制造中焊接工艺的另一个参考。当将线束连接到 PCB 组件时，该标准变得特别相关，因为它控制着焊接接口的质量。让我们来看看该标准如何适用于您的制造过程以及您需要满足哪些具体要求。

J-STD-001 对直接影响线对 PCB 接口可靠性的焊接连接提出了具体要求。对于电线连接中常见的通孔焊接，该标准要求电镀通孔 （PTH） 填充焊料。它还需要适当润湿桶和引线。

如图 2 所示，3 类应用需要：

• 最低 75% PTH 填充

• 组件侧 270° 圆周润湿

• 焊接侧 330° 圆周润湿

图 2.3 类焊点参数的横截面分析，显示 PTH 填充要求 （75%） 和元件侧 （270°） 和焊接侧 （330°） 的定向润湿角。（图片：Sierra Circuits）)

这些测量不是任意的，因为它们与连接可靠性直接相关。图右侧所示的圆形润湿模式显示了焊料必须如何围绕料筒连续流动。在检查您的连接时，您可以使用此视觉参考来快速评估您的焊接工艺是否符合 3 类标准。

问： J-STD-001 下的产品类别如何影响线束连接的焊接要求？
答：J-STD-001 标准定义了三个产品类别，对应于不同的可靠性要求：

• 1 类 — 需要基本功能和不太严格要求的消费电子产品。

• 2 类 — 需要扩展性能和中等标准要求的服务电子产品。

• 3 类 — 需要持续性能和最严格要求的高性能电子设备。

对于 3 类应用中的线对 PCB 连接，例如军事或医疗设备，该标准对焊点质量提出了更严格的指导方针。这包括对导线准备、端子安装和焊料圆角形成的更精确要求。

第 3 类还需要更彻底的检查程序。虽然目视检查在许多方面都有效，但对于部分隐藏的连接，可能需要 X 射线检查，这在紧凑的线对 PCB 接口中很常见。

在设计过程的早期确定您的产品类别。此选择将指导您在制造过程中的材料选择、过程控制和质量验收标准。

问：AS9100 和 IATF 16949 标准何时适用于线束连接？
答：AS9100 和 IATF 16949 是建立在基本 IPC 要求基础上的专业标准。AS9100 适用于航空、航天和国防产品，而 IATF 16949 侧重于汽车制造。每个标准都增加了技术规范之外的行业特定要求。

对于线束到 PCB 的连接，AS9100 强调通过受控的制造流程实现可靠性。您必须为电线准备、端子连接和 PCB 焊接建立书面程序。该标准要求适当的装配验证程序、完整的零件可追溯性、当前的装配说明和连接测试协议。

该标准解决了常见的故障模式，例如导线长度不足、对连接点造成应力以及 FFC 和 FPC 连接器中的力分布不当。图 3 说明了这些故障模式，以帮助您在设计和装配过程中识别和防止连接问题。

图 3.线对板和 FFC/FPC 连接标准：正确与不当的引线长度和力分配配置。（图片：JST)

IATF 16949 扩展了 ISO 9001 的要求，特别是针对汽车制造。车辆中的线束到 PCB 接口必须能够承受恶劣的环境条件，同时保持配电和信号传输的电气完整性。该标准强调通过产品质量先期策划来预防故障，这有助于在设计阶段识别潜在的连接问题。

汽车应用需要对温度、振动和湿度条件进行耐环境性测试。您还需要长期的可靠性验证、完整的组件可追溯性和过程控制验证。对于电动汽车和自动驾驶汽车，这些连接同时满足高功率和信号传输要求，因此合规性对于车辆安全和性能至关重要。

结论

选择合适的标准取决于您的应用程序要求和可靠性期望。消费电子产品将 IPC/WHMA-A-620 1 类用于一般应用。工业设备受益于 2 类标准，性能更高。医疗和军事应用需要 3 类才能实现高可靠性，因为连接故障会带来重大的安全风险。

航空航天应用需要符合技术标准的 AS9100 标准。汽车应用需要 IATF 16949 满足环境和安全要求。在选择标准时考虑成本影响，因为更高的分类级别需要更严格的测试和记录。平衡这些要求与您的可靠性需求，以选择最合适的标准。