Sześć problemów technologii press-fit – mapa drogowa rozwoju technologii wg. iNEMI

Problem nr 1: Ograniczenia wydajności sygnału o dużej prędkości

Obecnie złącza press-fit dostosowane są do obsługi przepustowości 25 GHz, zachowując przy tym integralność sygnału. Ciągłe udoskonalanie projektów połączeń i innowacyjnych materiałów pinów i powłok ma umożliwić obsługę łącza przekraczającą 40 GHz już w roku 2026. Jednak w dalszej perspektywie, sięgającej roku 2028, przepustowość na tym poziomie może nie być wystarczająca. Ponieważ prędkości sygnału są ograniczone przez materiał PCB, miedzianą powłokę czy konstrukcję pinu, producenci złącza wciskanego wciąż badają nowe materiały, projekty i metody w trakcie stopniowej ewolucji technologii złącz wciskanych. Zdaniem iNEMI, obecne technologie nie będą w stanie umożliwić transmisji przekraczającej 56 GHz. Złącza wciskane doskonale nadają się do zastosowań ~25 Ghz, natomiast przy barierze powyżej 56 Ghz press-fit może nie być najlepszą opcją i może zostać zastąpiony przez hybrydowy interfejs optyczny.

Problem nr 2: Automatyzacja procesu PCBA

Jak wspominaliśmy w ubiegłotygodniowym artykule, prawie wszystkie złącza wciskane wciąż są umieszczane ręcznie na płytce, a następnie automatycznie wciskane na PCB. Istnieje ograniczona liczba zautomatyzowanych rozwiązań tego procesu (pobieranie, kontrola, umieszczanie i prasowanie), sprawdzających się w układach o skomplikowanej topologii. Jednak jak szacuje iNEMI, do 2028 roku około 75% produktów będzie wymagało w pełni zautomatyzowanego procesu przy użyciu standardowych tacek i/lub podajników.

Problem nr 3: Obudowy złączy press-fit nie są gotowe do automatyzacji

Jednym z powodów braku sprzętu do obsługi procesu montażu jest brak standaryzacji obudów złączy i tacek do podawania. Z tego powodu zaprojektowanie uniwersalnego sprzętu do obsługi i wciskania wszystkich typów złączy jest bardzo kosztowne. Maszyny do pobierania, umieszczania i wciskania wymagają niestandardowych mocowań i narzędzi, które różnią się w zależności od klienta. Do 2028 roku zespół iNEMI spodziewa się intensyfikacji wspólnych wysiłków producentami złączy. Automatyzacja wymaga standaryzacji obudów, tacek, chwytaków i sprzętu do pobierania, umieszczania i zaciskania. Zespół iNEMI przewiduje dalsze postępy standaryzacji obudów złączy wciskanych w ciągu najbliższych 5 do 10 lat.

Problem nr 4: Wyginanie się pinów

Jak pisaliśmy w ubiegłym tygodniu, niektóre piny mają tendencję do deformowania się jeszcze przed etapem wciskania. Wyzwaniem jest poprawa funkcji wyrównania pinów w celu poprawnego umiejscowienia złącza na płytce drukowanej. Obecnie, w tym również dzięki zastosowaniu AI, istnieją już możliwości wdrożenia sprzętu inspekcyjnego zarówno przed wysyłką od producenta złącza do montażysty, jak i wykorzystania urządzeń AOI do oceny złącza w samym procesie PCBA. iNEMI oczekuje upowszechnienia się metod opartych na AI służących sprawdzeniu, czy przed wciśnięciem złącza press-fit nie ma ono wygiętych pinów.

Problem nr 5: Przesłuchy zakłóceń elektromagnetycznych (EMI).

Podczas szybkiej transmisji sygnału, złącze wciskane działa jak antena, powodując przesłuchy elektromagnetyczne (EMI). Gdy sygnał o dużej prędkości >100 GHz jest przesyłany przez złącze press-fit, długość powlekanego otworu przelotowego i końcówka wystającego pinu będą wytwarzać promieniowanie w postaci emisji fali elektromagnetycznej. To promieniowanie może wpływać na integralność sygnału przy wysokiej częstotliwości poprzez mechanizm zakłóceń elektromagnetycznych/przesłuchów. Pewnym rozwiązaniem jest wykorzystanie krótszych pinów, co częściowo eliminuje efekty antenowe. Nadal istnieją jednak wyzwania techniczne, takie jak precyzja głębokości wiercenia otworu PTH. Jednocześnie, dla krótszych pinów powinna być zachowana siła retencji.

Problem nr 6: Wyginanie się PCB

Stosowanie wielopinowych złączy press-fit może stanowić wyzwanie w przypadku asymetrycznie zaprojektowanych płytek PCB ze względu na ich naturalną skłonność do odkształceń. W przypadku modułów pamięci DIMM wielowyprowadzeniowych procesorów, komponentów w obudowach LGA itp, skłonność PCB do wyginania jest poważnym problemem. W efekcie, oprócz wstępnej kontroli pinów i automatyzacji, projektant musi zracjonalizować lokalizację złącz wciskanych w układzie, ponieważ duża gęstość upakowania współczesnych układów może przyczynić się do problemów z połączeniami gniazd procesora. Przy montażu mogą być wymagane dodatkowe mechanizmy i techniki, zapobiegające odkształceniom płytki, spowodowane asymetrycznymi projektami. Mając na uwadze powyższe zagrożenie, konieczne będzie ulepszenie wytycznych projektowych.

Zapraszamy na TEK.day Gdańsk, 11 września 2025. Zapisz się tutaj!

Zdjęcie tytułowe: © Universal Instruments