许多具有多个印刷电路板的传感器驱动操控单元现在具有数千公里的新布线和指数级数量的新联接，全部这些都在密布的汽车架构中争夺空间。与此一同，越来越多的趋势是轻量化部件，以跋涉燃油功率和更环保的汽车。因而，制造商需求找到更智能的电子处理方案，以节约空间和减轻重量。工业制造商正在车内广泛选用小型化汽车连接器，因为操控单元内的导线标准和封装空间现已缩小。在某些情况下，所谓的“黑盒”组件包括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，然后产生了一些模块的质量问题，并在某些情况下导致组件缺点。
汽车OEM需求保证其收购的子系统模块配备实在的汽车级汽车连接器——旨在契合LV214(欧洲)和USCAR2(美国)等标准和验证要求。
在本文中，咱们将研讨制造商怎样经过运用供应实在汽车级稳健性的微型汽车连接器，来完毕战略性节约空间的方针。具体来说，咱们研讨了TEConnectivity的两个用于汽车运用的小型化互连途径：NanoMQS和MCON0.50互连系统，审视它们怎样契合作业标准，供应要害技术优势，并节约高达50%的空间。咱们还考虑了其他要素，这些要素有助于完毕小型化元件的安定性，例如小线压接质量，并议论怎样处理高密度PCB引脚联接上的金属晶须生长所带来的危险。
一、新的ECUS有必要满足更严峻的汽车要求
联网汽车改造正在咱们眼前产生。该作业正在迅速发展，动力总成电气化和先进的驾驭辅佐系统(ADAS)的开发供应了更大的舒适性和安全性，以及变得越来越凌乱和健旺的集成的车辆到全部(V2X)联接。全部这些新子系统都支撑硬件、传感器和软件。可是，它们有必要经过一系列联网的电子操控单元(ECU)或经过新的完全冗余的核算系统办法物理地集成到车辆中。
虽然自动驾驭汽车功用正在快速增长，但汽车架构是空间受限的环境。制造商要求他们的协作同伴供应更轻、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。
典型的豪华车包括多达80个ECU，每个ECU的凌乱程度都在不断跋涉。每个ECU包括至少一个印刷电路板(PCB)和设备在PCB上的单个插头。
ECU可以包容多达数百个电线联接，这些联接又包括在凌乱的线束系统中。此外，现有运用变得越来越凌乱，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括60个电路、15个汽车连接器和120个端子。
在将全部这些ECU或模块联接到车辆布线系统时，汽车制造商遇到技术应战。他们有必要保证它们坚持联接和功用，以抵御比如振动、液体进入和车辆线束或不同子系统模块中的极点温度等不利条件，这些都或许中止安全连续操作。
二、微型互连途径怎样完毕立异
这些作业和技术趋势需求下一代小型化互连途径，以节约空间、坚持燃油功率并保证功用。为保证汽车级的鲁棒性，全部汽车连接器和组件有必要契合全球OEM标准，如LV214和USCAR2。走运的是，这些处理方案现已在市场上出售。
本文探讨了TEConnectivity(TE)处理方案，该处理方案可在车辆电气布线架构中完毕空间节约，要害介绍NanoMQS端子和汽车连接器(这是十分成功的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引脚联接上生长的应战。
三、用于微型汽车联接的TE处理方案
TE开始的MQS互连系统是在20多年前推出的。它已成为业界最成功的汽车互连处理方案之一，因其2.54毫米距离的高封装密度和高度稳健的汽车级规划，而且具有两个招认水准。几乎全部欧洲汽车制造商和全球许多汽车制造商都运用该系统。
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，可以承载更高的电流(图1)。
图1.MQS产品系列
四、NanoMQS端子和汽车连接器
依据MQS端子规划，NanoMQS互连系统的推出旨在满足制造商对ECU和PCB等电子元件小型化的需求。NanoMQS互连系统选用小型化端子(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占位面积减少约50%，一同供应高达3安培的额定电流容量。此外，NanoMQS互连系统可以包容小至0.13mm2的导线横截面，使得制造商在需求时可减少线束重量。
密封版NanoMQS系统还具有高达400g的高度抗振功用。
五、汽车级微型端子供应牢靠的功用
NanoMQS互连途径的中心是单片式压接端子(图2)。
插座触点的标准版别由镀锡铜制成。它有从0.13mm2、0.17mm2、0.22mm2到0.35mm2的导线穿插部分。插座触点规划用于0.5x0.4毫米的触摸刀片。
•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，因而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添加100次。它还显着下降了金属腐蚀的或许性，延长了触摸寿数和安全气囊系统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，它也可以支撑高达标称限值五倍的短峰值。当插拔时，插座触点经过健旺的L形弹簧与相应的刀片树立两个电触摸点，该弹簧施加高法向力。
NanoMQS插座触点选用封闭式规划触摸腔，与外壳上相对较大的引入倒角协作运用，保证导向刺进平稳。这防止了刀片在协作期间与插座触摸件磕碰(“短路”)，这或许因为不正确的刺然后变形并损坏触摸枪。
在端子的顶部是一个招认喷枪，一旦端子完全刺进，该招认喷枪可听见且有形地招认在塑料外壳上。招认矛杆为两级触摸坚持系统供应主招认组织。经过堵截可以看到招认孔，使制造商可以招认喷枪是否正确刺进(图3和图3A)。主招认设备的最大刺进力为5N，最小坚持力为25N。第二独立的二级招认设备，其招认在壳体上的底切上，使得坚持力大于50N。
图3：NanoMQS招认机制
图3A：超卓闪现NanoMQS招认机制
六、NanoMQS极化招认机制可防止不正确的刺进
虽然标准小，但端子具有供应极化横截面的触摸腔。这种规划意味着可以有用消除不正确刺进的危险，而且可以安全方便地处理NanoMQS系统。与MQS途径相同，NanoMQS途径规划具有20个插拔周期。客户可以选择是经过手动设备仍是全自动刺进，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选择
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)，它们都可以笔直或平行于PCB。两个版别之间的显着差异是TL版其他招认设备的方位，其坐落壳体顶部的中心(图4)。
图4：NanoMQS触摸的极化
NanoMQS外壳——顶部闩锁(TL)版别
TL版其他中心招认设备方位使得更简略并排设备汽车连接器，然后跋涉了包装灵活性。例如，在开发新类型时，开始可以并排设备三个通用汽车连接器，以树立多达96个引脚的高位互连。然后，制造商可以在不改动技术的情况下切换到单个客制化部件。
在TL版别中，外壳刚度经过2个至32个方位的肋条加强。肋骨的首要作用是添加20个方位以上版其他招认选项。
NanoMQS外壳——周围面闩锁(SL)版别
在略微紧凑的SL版别上，招认设备坐落外壳的周围面(图5)。运用SL版别，该设备可以招认在多达20个方位，而无需加固肋条。此外，塑料招认和招认型材具有紧凑的几何形状。例如，汽车连接器和头部前端之间的堆叠具有楔形形状，以保证在汽车连接器协作期间两个半部的滑润引导。当完全插拔时，堆叠导致由两个互相固定的楔形构成的健旺的正联接。
图5.NanoMQS外壳：顶部招认和周围面招认版别
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距离，对应于与PCB联接的引脚之间的距离为1.8毫米。因而，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系统，MQS途径的端头占位面积从840mm2减少到411mm2。显着，具有显着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端子可以节约60%的ECU占位面积。现在的NanoMQS端子版别最多可包容320个方位。这使得NanoMQS途径十分适合混合汽车连接器，因为MQS系列的每个触点都可以作为下一个标准的倍数集成到网格中(图7)。二级招认设备在全部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坚持抗振动和抗冲击性。比如NanoMQS互连系统之类的小型化组件一般安置在子系统模块(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，德国首要汽车制造商界说了LV214等标准的振动查验等级。NanoMQS系列的标准未密封版别契合LV2144级(镀银触点)，有用加速度约为181m/s2。
这是值得注意的，因为NanoMQS系统满足密封汽车连接器的要求。仰仗NanoMQS系统的高触摸法向力，带有附加密封的汽车连接器可结束三级振动，可结束近距离设备，并可在发动机直接设备时结束四级振动(图8)。NanoMQS端子和汽车连接器规划安定，还可满足400g窦振动阻力要求，如喷射阀或其他直接发动机设备运用所规则的那样。
图8.NanoMQS系统，密封版外壳
十、为极点恶劣的汽车环境引入MCON0.50互连系统
MCON0.50互连系统是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。它是一个密封系统，选用特别规划的硅胶密封圈。这些密封件可防止液体和湿气进入电气触摸区域，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足LV2143级近距离设备要求和4级直接发动机设备要求。它还结束了IP9级其他防水保护。
与NanoMQS互连系统和MCON系列的其余部分不同，MCON0.50端子规划没有主招认喷枪，供应所谓的“净体办法”(图9)。
图9.MCON0.50系统“净体规划”
这意味着没有从汽车连接器伸出的法兰将其招认在壳体内的恰当方位，然后构成更清洁的车身概括。该规划旨在最小化汽车连接器壳体内部的任何磨损，因为这或许危害湿气密封。密封版别供应最高水密性和防潮性。MCON0.50系统可以浸没在几米深的水中，并从IPX蒸汽喷射器中吸收80巴的力。
表1：NanoMQS和MCON0.50途径的标准和功用
十一、东西在自动处理中的作用
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，运用东西在保证高功用联接和实在的汽车抗振性方面发挥着至关重要的作用。
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办法的曲折变形变得愈加显着，因为它可以构成整个端子概括的更大百分比。这是有问题的，因为亮光或许阻遏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防止产生显着的亮光。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的加工空位可以为压接宽度为1.00mm的端子产生显着的亮光。
较小的标准还使得在压接进程中将导线准确地定位在端子内更具应战性。小标准的导线刚性较小，使其易于下垂或曲折，然后阻遏刺进端子。类似地，在压接施加东西内将端子对准砧座愈加困难。
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。端子在铁砧上的不准确放置是不对称和亮光的首要原因。这种不准确性或许是由不正确的设置或不合标准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产生准确的作用。
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。这些机制运用户可以轻松地设置初始端子对准，并在施加运用时坚持一致的对准。
TE在开发阶段前期与协作同伴协作开发无缺的组件和东西处理方案，以满足共同的运用需求。TE依据汽车标准对这些组件和东西处理方案进行预查验，以便最终用户获得他们可以完全依托的整体认证处理方案。
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)。一般规划优势包括优化的砧座几何形状，用于防止砧座未对准的钉扎底板，以及新的黑色氮化表面，可显着跋涉耐磨性(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，包括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何外，OCEAN施加2.0还选用了新的System3端子压紧机制，以保证准确和安稳的端子定位。它还供应安定的压接高度调理功用，以及招认机制。
制造商可以经过标准压接监控系统对自动压接进程进行质量操控和验证，这些系统也适用于细线。此外，TECrimpData运用程序使协作同伴可以对自动压接进程进行有用的无线监控，包括监控循环次数设置报警以进行保护和更换备件。
TE的手动压接东西供应与自动电线端接完全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可以在狭窄的空间内运用。
十二、抗晶须压接引脚电镀
小型化的趋势也添加了职业对防止金属晶须构成的处理方案的需求。车辆中越来越多的电子产品使得元件制造商将印刷电路板(PCB)联接的压合技术用作焊料处理方案的牢靠替代品。电镀适用于压接销，以便于润滑并防止因为氧化和其他原因构成的表面损坏。现在，这些电镀溶液首要由锡(Sn)组成。
图11.从压接销生长的锡须
可是，锡对晶须生长具有高度敏感性。当锡膜遭到应力时，例如当它刺进PCB时，锡须可以从头发状结构中自发生长。因为锡晶须是金属，它们是导电的而且可以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。在以前，经过在电镀中参与铅来处理该问题。
铅现已逐步退出制造流程，因为它会危害环境。因为汽车制造商正在减少引脚间并选用首要由锡制成的引脚电镀处理方案，他们正在寻觅新的替代品来下降锡须构成的危险。
LITESURF镀层
TE的LITESURF电镀技术是一种用于压接运用的抗晶须电镀。它为汽车电子制造商供应了锡的替代品，几乎没有晶须生长的危险。由所以依据铋(Bi)，它具有环境可继续性，完全无害。
LITESURF电镀技术是经过五年多研讨和开发的作用，旨在研讨无锡电镀，以减轻晶须引发毛病的危险，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足制造商对逐步小型化、减小引脚距离以及在PCB上运用更小的汽车连接器标准的需求。
跟着TE的LITESURF电镀技术的不断开发，研讨了跨过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专家创建了全部选项的具体矩阵。TE研讨得出结论，电镀的最佳沉积物是电镀的铋基涂层。运用铋具有额定的长处，它使得制造商可以运用遵从典型的电镀线工艺的运用工艺，该工艺与标准锡浴适当。依据铋的LITESURF电镀可以在现有的电镀出产线中施行，而无需任何额定的工艺改动。对跨过5,600个多弹簧和动作销以及三种不同类型的PCB技术进行了广泛的LITESURF电镀查验。查验标明，依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电镀可以将晶须产生率下降1,600倍以上。
图12.LITESURF抗晶须电镀组合物
结论
自从曲折发明以来，TE一贯与汽车制造商协作，一同创建抢先的联接处理方案，为立异和功用树立职业标准。现在，汽车中电子技术的快速增长以及对小型化技术的需求带来了新的应战，需求愈加技术先进的处理方案和实在的汽车级安定性。TE在开发进程的前期继续与客户互动，并作为一同创建处理方案的实在协作同伴，使车辆更智能，更安全。
TE可以为端子、汽车连接器、接头和压接技术以及一同开发的运用东西供应联接处理方案。这些处理方案可以将组件的PCB占用空间减少多达50%，一同作为具有预验证接口的系统的一部分进行无缝互操作。此外，TE的小型互连系统专为恶劣环境运用而规划，满足LV214振动要求和防水等IP9等级。
TE可以在内部支撑产品开发的全部方面。TE完全操控产品规划和验证的全部制造阶段;开发，包括冲压、模塑、电镀和组装;以及查验、质量保证、运用和客户支撑。这意味着咱们可以供应更大的制造量灵活性，在要害流程的每个阶段供应高质量的保证，并保证更快和受控的交货时间。
