许多具有多个印刷电路板的传感器驱动控制单元现在具有数千公里的新布线和指数级数量的新联接，悉数这些都在密布的汽车架构中抢夺空间。与此一起，越来越多的趋势是轻量化部件，以行进燃油功率和更环保的汽车。因此，制作商需求找到更智能的电子解决方案，以节省空间和减轻分量。工业制作商正在车内广泛选用小型化汽车连接器，由于控制单元内的导线规范和封装空间现已缩小。在某些情况下，所谓的“黑盒”组件包含非汽车微型汽车连接器。它们短少对汽车恶劣环境的鲁棒性，然后发生了一些模块的质量问题，并在某些情况下导致组件缺陷。
汽车OEM需求确保其收购的子体系模块装备真实的汽车级汽车连接器——旨在契合LV214(欧洲)和USCAR2(美国)等规范和验证要求。
在本文中，我们将研讨制作商怎样通过运用供给真实汽车级稳健性的微型汽车连接器，来结束战略性节省空间的方针。详细来说，我们研讨了TEConnectivity的两个用于汽车运用的小型化互连途径：NanoMQS和MCON0.50互连体系，审视它们怎样契合作业规范，供给要害技能优势，并节省高达50%的空间。我们还考虑了其他要素，这些要素有助于结束小型化元件的稳固性，例如小线压接质量，并谈论怎样解决高密度PCB引脚联接上的金属晶须成长所带来的风险。
一、新的ECUS有必要满意更严峻的汽车要求
联网汽车改造正在我们眼前发生。该作业正在迅速发展，动力总成电气化和先进的驾御辅佐体系(ADAS)的开发供给了更大的舒适性和安全性，以及变得越来越杂乱和强健的集成的车辆到悉数(V2X)联接。悉数这些新子体系都支撑硬件、传感器和软件。可是，它们有必要通过一系列联网的电子控制单元(ECU)或通过新的彻底冗余的核算体系方法物理地集成到车辆中。
尽管主动驾御汽车功用正在快速增长，但汽车架构是空间受限的环境。制作商要求他们的协作伙伴供给更轻、更小型化的组件，以便在越来越多的ECU中开释急需的电线联接空间。
典型的豪华车包含多达80个ECU，每个ECU的杂乱程度都在不断行进。每个ECU包含至少一个印刷电路板(PCB)和设备在PCB上的单个插头。
ECU能够容纳多达数百个电线联接，这些联接又包含在杂乱的线束体系中。此外，现有运用变得越来越杂乱，在车辆中引入了更多功用和ADAS。例如，新的LED前照灯单元最多可包含60个电路、15个汽车连接器和120个端子。
在将悉数这些ECU或模块联接到车辆布线体系时，汽车制作商遇到技能应战。他们有必要确保它们坚持联接和功用，以抵挡比如振荡、液体进入和车辆线束或不同子体系模块中的极点温度等不利条件，这些都或许中断安全连续操作。
二、微型互连途径怎样结束创新
这些作业和技能趋势需求下一代小型化互连途径，以节省空间、坚持燃油功率并确保功用。为确保汽车级的鲁棒性，悉数汽车连接器和组件有必要契合全球OEM规范，如LV214和USCAR2。走运的是，这些解决方案现已在市场上出售。
本文探讨了TEConnectivity(TE)解决方案，该解决方案可在车辆电气布线架构中结束空间节省，要害介绍NanoMQS端子和汽车连接器(这是非常成功的MQS系列的较小产品)，以及MCON0.50互连器(对标“净体”产品)。此外，本文还研讨了较小导线的特定压接应战和要求，以及金属晶须在高密度PCB引脚联接上成长的应战。
三、用于微型汽车联接的TE解决方案
TE初步的MQS互连体系是在20多年前推出的。它已成为业界最成功的汽车互连解决方案之一，因其2.54毫米间隔的高封装密度和高度稳健的汽车级规划，并且具有两个供认水准。简直悉数欧洲汽车制作商和全球许多汽车制作商都运用该体系。
多年来，跟着Micro-powerQuadlok(MpQ)和功率Quadlok(pQ)系列的推出，MQS途径得到了扩展，能够承载更高的电流(图1)。
图1.MQS产品系列
四、NanoMQS端子和汽车连接器
根据MQS端子规划，NanoMQS互连体系的推出旨在满意制作商对ECU和PCB等电子元件小型化的需求。NanoMQS互连体系选用小型化端子(触点)、汽车连接器和接头，以处理密布的车辆电子设备问题。
图2.NanoMQS端子
这种规划可将PCB占位面积削减约50%，一起供给高达3安培的额外电流容量。此外，NanoMQS互连体系能够容纳小至0.13mm2的导线横截面，使得制作商在需求时可削减线束分量。
密封版NanoMQS体系还具有高达400g的高度抗振功用。
五、汽车级微型端子供给牢靠的功用
NanoMQS互连途径的中心是单片式压接端子(图2)。
插座触点的规范版别由镀锡铜制成。它有从0.13mm2、0.17mm2、0.22mm2到0.35mm2的导线交叉部分。插座触点规划用于0.5x0.4毫米的接触刀片。
•带镀锡端子的类型经认证适用于-40°C至130°C的环境温度。
•带镀银端子的类型可在高达170°C的条件下运用，因此适用于发动机舱区域内的运用。
•带镀金端子的类型可使插拔次数增加100次。它还明显下降了金属腐蚀的或许性，延长了接触寿数和安全气囊体系等安全运用的可用性。
NanoMQS端子和汽车连接器的标称载流量高达3安培。可是，它也能够支撑高达标称限值五倍的短峰值。当插拔时，插座触点通过强健的L形绷簧与相应的刀片建立两个电接触点，该绷簧施加高法向力。
NanoMQS插座触点选用封闭式规划接触腔，与外壳上相对较大的引入倒角协作运用，确保导向刺进平稳。这避免了刀片在协作期间与插座接触件磕碰(“短路”)，这或许由于不正确的刺然后变形并损坏接触枪。
在端子的顶部是一个供认喷枪，一旦端子彻底刺进，该供认喷枪可听见且有形地供认在塑料外壳上。供认矛杆为两级接触坚持体系供给主供认组织。通过堵截能够看到供认孔，使制作商能够供认喷枪是否正确刺进(图3和图3A)。主供认设备的最大刺进力为5N，最小坚持力为25N。第二独立的二级供认设备，其供认在壳体上的底切上，使得坚持力大于50N。
图3：NanoMQS供认机制
图3A：超卓闪现NanoMQS供认机制
六、NanoMQS极化供认机制可避免不正确的刺进
尽管规范小，但端子具有供给极化横截面的接触腔。这种规划意味着能够有用消除不正确刺进的风险，并且能够安全方便地处理NanoMQS体系。与MQS途径相同，NanoMQS途径规划具有20个插拔周期。客户能够挑选是通过手动设备仍是全主动刺进，将端子放入塑料汽车连接器外壳中。
七、高等级热塑性汽车连接器壳体和头部的两种挑选
NanoMQS外壳组件(接头和汽车连接器)由高档热塑性塑料制成。有两种版别，TopLatch(TL)和SideLatch(SL)，它们都能够垂直或平行于PCB。两个版别之间的明显差异是TL版其他供认设备的方位，其位于壳体顶部的中心(图4)。
图4：NanoMQS接触的极化
NanoMQS外壳——顶部闩锁(TL)版别
TL版其他中心供认设备方位使得更简略并排设备汽车连接器，然后行进了包装灵活性。例如，在开发新类型时，初步能够并排设备三个通用汽车连接器，以建立多达96个引脚的高位互连。然后，制作商能够在不改动技能的情况下切换到单个客制化部件。
在TL版别中，外壳刚度通过2个至32个方位的肋条加强。肋骨的首要效果是增加20个方位以上版其他供认选项。
NanoMQS外壳——周围面闩锁(SL)版别
在稍微紧凑的SL版别上，供认设备位于外壳的周围面(图5)。运用SL版别，该设备能够供认在多达20个方位，而无需加固肋条。此外，塑料供认和供认型材具有紧凑的几许形状。例如，汽车连接器和头部前端之间的堆叠具有楔形形状，以确保在汽车连接器协作期间两个半部的滑润引导。当彻底插拔时，堆叠导致由两个彼此固定的楔形构成的强健的正联接。
图5.NanoMQS外壳：顶部供认和周围面供认版别
图6：NanoMQS头(左)与MQS头比较较。
八、NanoMQS端子怎样减缩50%的空间
NanoMQS系列端子规划为标称间隔，对应于与PCB联接的引脚之间的间隔为1.8毫米。因此，与MQS端头需求比较，NanoMQS端头上相同数量的方位仅需求大约一半的空间(图6)。
如图所示，运用NanoMQS体系，MQS途径的端头占位面积从840mm2削减到411mm2。明显，具有明显封装密度的下一代汽车架构将需求高位互连。在发动机ECU中，Nano-MQS端子能够节省60%的ECU占位面积。目前的NanoMQS端子版别最多可容纳320个方位。这使得NanoMQS途径非常适宜混合汽车连接器，由于MQS系列的每个触点都能够作为下一个规范的倍数集成到网格中(图7)。二级供认设备在悉数壳体上处于同一水平面上，使其具有减缩空间的才华。
图7：NanoMQS头(左)与MQS头比较较。
九、NanoMQS途径怎样支撑四级高抗振性
车辆内的电气联接有必要保持抗振荡和抗冲击性。比如NanoMQS互连体系之类的小型化组件一般安置在子体系模块(称为“黑匣子”)中，在难以接近的严峻空间受限的空间中。
在欧洲，德国首要汽车制作商界说了LV214等规范的振荡查验等级。NanoMQS系列的规范未密封版别契合LV2144级(镀银触点)，有用加速度约为181m/s2。
这是值得注意的，由于NanoMQS体系满意密封汽车连接器的要求。凭仗NanoMQS体系的高接触法向力，带有附加密封的汽车连接器可完结三级振荡，可完结近间隔设备，并可在发动机直接设备时完结四级振荡(图8)。NanoMQS端子和汽车连接器规划稳固，还可满意400g窦振荡阻力要求，如喷发阀或其他直接发动机设备运用所规矩的那样。
图8.NanoMQS体系，密封版外壳
十、为极点恶劣的汽车环境引入MCON0.50互连体系
MCON0.50互连体系是TEMCON互连产品系列的一部分，该产品系列专为在恶劣的汽车环境中安置而规划。它是一个密封体系，选用特别规划的硅胶密封圈。这些密封件可避免液体和湿气进入电气接触区域，这关于发动机舱区域中的运用是必需的。
MCON0.50端子和汽车连接器满意LV2143级近间隔设备要求和4级直接发动机设备要求。它还完结了IP9级其他防水保护。
与NanoMQS互连体系和MCON系列的其余部分不同，MCON0.50端子规划没有主供认喷枪，供给所谓的“净体方法”(图9)。
图9.MCON0.50体系“净体规划”
这意味着没有从汽车连接器伸出的法兰将其供认在壳体内的恰当方位，然后构成更清洁的车身归纳。该规划旨在最小化汽车连接器壳体内部的任何磨损，由于这或许危害湿气密封。密封版别供给最高水密性和防潮性。MCON0.50体系能够浸没在几米深的水中，并从IPX蒸汽喷发器中吸收80巴的力。
表1：NanoMQS和MCON0.50途径的规范和功用
十一、东西在主动处理中的效果
小型化汽车级元件的应战可延伸到电线端接和压接进程。选用更小的电线端子，运用东西在确保高功用联接和真实的汽车抗振性方面发挥着至关重要的效果。
为什么较小的线路更难以压接?
本质上，小型化的端子由较薄的资料构成，这意味着它们在压接进程中更简略变形或变形。这还意味着亮光的存在或突起方法的弯曲变形变得更加明显，由于它能够构成整个端子归纳的更大百分比。这是有问题的，由于亮光或许阻挠刺进或损坏汽车连接器壳体，特别是其密封部件。小线运用一般需求较小的东西空位以避免发生明显的亮光。东西空位是指当两者处于压接高度时压接器和砧座之间的亮光擒纵空间。作为参阅，小至0.05mm的加工空位能够为压接宽度为1.00mm的端子发生明显的亮光。
较小的规范还使得在压接进程中将导线精确地定位在端子内更具应战性。小规范的导线刚性较小，使其易于下垂或弯曲，然后阻挠刺进端子。类似地，在压接施加东西内将端子对准砧座更加困难。
压接不对称是低质量压接的另一个特征，或许导致电气和机械功用下降。端子在铁砧上的不精确放置是不对称和亮光的首要原因。这种不精确性或许是由不正确的设置或不合规范的端子馈送机制引起的。一般，高质量的气动进料施加比机械或低质量的气动进料施加更能发生精确的成果。
小线和小型端子的运用东西
用于小线压接的TE施加运用高精度气动或伺服进给组织。这些机制运用户能够轻松地设置初始端子对准，并在施加运用时保持一致的对准。
TE在开发阶段前期与协作伙伴协作开发无缺的组件和东西解决方案，以满意独特的运用需求。TE根据汽车规范对这些组件和东西解决方案进行预查验，以便最终用户取得他们能够彻底依托的全体认证解决方案。
OCEAN施加2.0怎样改善小线压接
OCEAN施加2.0是TE系列施加中的最新产品，具有多项晋级规划，可改善小线压接(小于0.35mm2)。一般规划优势包含优化的砧座几许形状，用于避免砧座未对准的钉扎底板，以及新的黑色氮化外表，可明显行进耐磨性(图10)。
图10.TE的OCEAN2.0施加
TE开发了一些功用来辅佐小线压接，包含更简略的进给调整和带状导向锁的改善。除了新的优化砧座几许外，OCEAN施加2.0还选用了新的System3端子压紧机制，以确保精确和安稳的端子定位。它还供给稳固的压接高度调理功用，以及供认机制。
制作商能够通过规范压接监控体系对主动压接进程进行质量控制和验证，这些体系也适用于细线。此外，TECrimpData运用程序使协作伙伴能够对主动压接进程进行有用的无线监控，包含监控循环次数设置报警以进行保护和更换备件。
TE的手动压接东西供给与主动电线端接彻底相同的压接连接质量。此外，手动东西的良好人体工程学规划使其能够在狭隘的空间内运用。
十二、抗晶须压接引脚电镀
小型化的趋势也增加了行业对避免金属晶须构成的解决方案的需求。车辆中越来越多的电子产品使得元件制作商将印刷电路板(PCB)联接的压合技能用作焊料解决方案的牢靠替代品。电镀适用于压接销，以便于光滑并避免由于氧化和其他原因构成的外表损坏。现在，这些电镀溶液首要由锡(Sn)组成。
图11.从压接销成长的锡须
但是，锡对晶须成长具有高度敏感性。当锡膜遭到应力时，例如当它刺进PCB时，锡须能够从头发状结构中自发成长。由于锡晶须是金属，它们是导电的并且能够长到足以桥接到其他金属部件。在极点情况下，它们或许会引起电子操作短路。在曩昔，通过在电镀中参加铅来解决该问题。
铅现已逐渐退出制作流程，由于它会危害环境。由于汽车制作商正在削减引脚间并选用首要由锡制成的引脚电镀解决方案，他们正在寻找新的替代品来下降锡须构成的风险。
LITESURF镀层
TE的LITESURF电镀技能是一种用于压接运用的抗晶须电镀。它为汽车电子制作商供给了锡的替代品，简直没有晶须成长的风险。由所以根据铋(Bi)，它具有环境可持续性，彻底无害。
LITESURF电镀技能是通过五年多研讨和开发的效果，旨在研讨无锡电镀，以减轻晶须引发毛病的风险，并适用于压接销联接的高应力条件。LITESURF电镀的开发是为了满意制作商对逐渐小型化、减小引脚间隔以及在PCB上运用更小的汽车连接器规范的需求。
跟着TE的LITESURF电镀技能的不断开发，研讨了跨越12种不同的沉积物组成，研讨了晶须构成以及影响出产进程(如熔化温度)的其他行为特征。TE专家创建了悉数选项的详细矩阵。TE研讨得出定论，电镀的最佳沉积物是电镀的铋基涂层。运用铋具有额外的优点，它使得制作商能够运用遵循典型的电镀线工艺的运用工艺，该工艺与规范锡浴适当。根据铋的LITESURF电镀能够在现有的电镀出产线中施行，而无需任何额外的工艺改动。对跨越5,600个多绷簧和动作销以及三种不同类型的PCB技能进行了广泛的LITESURF电镀查验。查验标明，根据检测到的颗粒的数量和巨细以及铋的较低电导率(比锡的电导率低90%)，LITESURF电镀能够将晶须发生率下降1,600倍以上。
图12.LITESURF抗晶须电镀组合物
定论
自从弯曲发明以来，TE一向与汽车制作商协作，一起创建抢先的联接解决方案，为创新和功用建立行业规范。现在，汽车中电子技能的快速增长以及对小型化技能的需求带来了新的应战，需求更加技能先进的解决方案和真实的汽车级稳固性。TE在开发进程的前期持续与客户互动，并作为一起创建解决方案的真实协作伙伴，使车辆更智能，更安全。
TE能够为端子、汽车连接器、接头和压接技能以及一起开发的运用东西供给联接解决方案。这些解决方案能够将组件的PCB占用空间削减多达50%，一起作为具有预验证接口的体系的一部分进行无缝互操作。此外，TE的小型互连体系专为恶劣环境运用而规划，满意LV214振荡要求和防水等IP9等级。
TE能够在内部支撑产品开发的悉数方面。TE彻底控制产品规划和验证的悉数制作阶段;开发，包含冲压、模塑、电镀和组装;以及查验、质量确保、运用和客户支撑。这意味着我们能够供给更大的制作量灵活性，在要害流程的每个阶段供给高质量的确保，并确保更快和受控的交货时间。
