如何选择和使用 PC 板支架确保电子产品的成本效益和可靠性

包括白色家电、普通电子产品和汽车应用在内，装配是大多数电子设备生产的最终步骤之一。之后通常只进行最后的测试和包装。当产品准备好进行组装时，生产产品的大部分成本就已产生。如果装配过程不可靠，效率低，就会导致产品性能不达标，或产品成本的不必要增加。使用注塑成型印刷电路板（PC 板）支架提供了电气隔离，并消除了对螺丝、垫圈和螺母的需要，同时简化并加快了最终装配。

注塑 PC 板支架看起来很简单，但设计者在选择时需要考虑许多因素，包括支撑方式，如粘胶背底、边缘锁定、反向锁定和卡扣式，以及固定方法，包括几种锁定和非锁定式设计，以及材料选择，如乙缩醛、各种类型的尼龙和乙丙二烯单体 (EPDM) 橡胶。

由于需要考虑工作温度、应对预期振动水平的刚度与柔性，以及在保险商实验室 (UL) 94V-0 级零件或价格较低的 UL 94V-2 级零件之间进行选择，因此使得选择标准进一步复杂。此外，用于汽车装配的零件需要达到汽车工程师学会 (SAE) J1639 材料要求的评级。

为了应对这些挑战并加快注塑 PC 板支架的选择和使用，设计者需要一个能提供各种组件类型的供应商，针对所有 PC 板支架需求提供“一站式服务”。

本文回顾了 PC 板支架是如何使用注塑成型工艺制造的，探讨了材料标准和材料选择，并回顾了安装结构的类型以及它们如何用于 PC 板支架。然后介绍了 Essentra Components 的代表性 PC 板支架，最后提供了关于选择过程和将支架整合到产品组装中的建议。

注塑成型

热塑性塑料的注塑成型可生产出高度可重复的低成本机械零件，如 PC 板支架。该过程分五个阶段进行（图 1）。

1. 热塑性塑料颗粒被送入机器，并加热到一个精确的液化温度。
2. 熔化的热塑性塑料进入注射腔，准备成型。
3. 当注射腔内达到所需的压力时，熔化的热塑性塑料被注入模具，并使用一系列闸门来控制流量。
4. 当模具达到适当的容量时，开始进入保压阶段，最初会对热塑性塑料保持压力，以确保制造出一致的零件。在保压阶段的第二部分，压力被释放，零件开始冷却。
5. 最后是开模，顶针将零件从模具中顶脱。

图 1：注塑成型可以生产低成本和可重复 PC 板支架。（图片来源：Essentra Components)

材料标准

PC 板支架的两个最重要的材料标准是 UL 94 阻燃性要求和针对汽车聚酰胺 (PA) 塑料的 SAE J1639 分类系统。这些是适用于所有类型应用的一般标准，而不仅仅是 PC 板支架。

UL 94 已经与国际电工委员会 (IEC) 标准 60695-11-10 和 60695-11-20，以及国际标准组织 (ISO) 标准 9772 和 9773 进行了协调。这些标准根据测试零件被点燃后材料火焰蔓延或熄灭趋势进行分类。

• V-0 要求垂直试样在 10 秒 (s) 内停止燃烧，允许材料滴落，只要滴落物未继续燃烧。
• V-1 要求垂直试样在 30 秒 (s) 内停止燃烧，允许材料滴落，只要滴落物未继续燃烧。
• V-2 限制最少，要求在垂直试样在 30 秒内停止燃烧，并允许材料滴落后继续燃烧。

SAE J1639 是一个推荐做法，为汽车应用中使用的 PA 塑料的分类和规范提供了一个结构。它基于美国测试和材料协会 (ASTM) 针对 PA（尼龙）注射和挤出材料的 D 4066 分类系统。J1639 要求为汽车 PA 材料提供额外的描述性属性和特征。各大汽车制造商的专有 OEM 标准也对此提供了补充。J1639 的三个基本要素包括：

• 强化和非强化尼龙等级的标准化，包括汽车应用中的 66、6 和 66/6。
• 用于这些 PA 材料特性特征化的测试方法的标准化。
• 提供一个简洁的结构来展示材料的规格。

用什么材料注塑？

有多种塑料可供选择。最常见的 PC 板支架包括乙缩醛、尼龙和 EPDM 橡胶。根据不同的材料，它们可以支持从 -40˚C 到 +85˚C 的工作温度，并提供减震、电气隔离和其他功能。可为定制设计提供额定温度达 +200˚C 的高温材料。两种常见的尼龙是 PA66 和 PA66/6。

对于可以使用 UL 94V-2 材料的应用，设计者可以采用 PA66。尼龙 66 对注塑成型工艺特别有用。它提供了一个良好的强度、刚度、韧性、高熔点、良好的表面润滑性（对注塑成型很重要）和耐磨性的组合，并对许多化学品、机器油和机油、溶剂和汽油有抗性。此外，PA66 相对便宜，且无卤素。用 PA66 制造的零件满足 SAE J1639 的要求。

PA66/6 也是无卤素的，可用于需要满足 UL 94V-0 等级要求的应用。其机械性能与 PA66 相似，但低温韧性有所提高。与 PA66 相比，它可以提供更好的表面光洁度和颜色稳定性。PA66/6 也符合 SAE J1639 的要求。

安装类型

除了材料的选择，安装类型的规格和连接到 PC 板的固定方法也是 PC 板支架的重要考虑因素。对这两种情况，也有很多选择。图 2 展示了一些最常见的安装方式，具体包括：

1. 螺纹式，包括使用垫圈和螺母紧固的标准设计，以及不需要垫圈和螺母的自攻螺丝固定。
2. 卡入式，可快速卡入机箱或面板孔，提供了一种安全的安装方式。变型包括边锁、倒刺、冷杉树等形状。
3. 卡扣式，这也是卡入机箱或面板孔的安装方式，但更容易拆除。
4. 压合盲接式，使用翅片来提供安全的固定。它们在空间受限型应用中可能特别有用。
5. 粘胶背底，使用胶带来消除对安装孔的需要。

图 2：将 PC 板支架连接到面板或底座的众多选择中的五种。（图片来源：Essentra Components)

PC 板的固定方法

其次，也是同样重要的设计决策是，选择 PC 板的固定方法。与面板安装类型一样，有大量的固定方法可供选择，图 3 中所示实例包括：

1. 双孔卡扣式，一端锁住，另一端可松开，用于叠放 PC 板或将 PC 板连接到机箱。
2. 箭头卡扣式，带有卡口咬合鼻，提供了一个非常安全的固定方式，并支持叠接应用的快速组装。
3. 平面固定式，这是一个自粘性 PC 板支架，有一个快撕凸片。
4. 六角/螺纹安装式，用六角螺母安全地安装，另一端会有一个可松开的短小紧固件。
5. 反向双锁/咬合式，提供了一个可确保与 PC 板连接的咬合方式。它可以从机箱的底部安装，并有一个薄的按钮头，以尽量减少突出部分。

图 3：将支架固定到 PC 板上的几种选择。 （图片来源：Essentra Components)

PC 板支架实例

鉴于材料、安装类型和固定方法组合的广泛性，我们不可能介绍所有 PC 板支架选择。以下是 Essentra Components 提供的数百种选择中的几个。

CRLCBSRE-10-01 采用尼龙 66 制造，符合 UL 94V-2 标准，与上面图 3 中的零件 "E" 相似。上部适配 4 毫米 (mm) 的孔，下部适配 5.4 mm 的孔。间隔柱总长度为 15.9 mm（0.625 英寸）。

PSM-10-01 也是用尼龙 66 制成。其一端采用平面圆头，另一端采用锁定箭头结构（就像图 3 中零件 "B" 上部），与 0.125 英寸孔配合。箭头长度为 0.130 英寸，间隔柱长度为 15.9mm（0.625 英寸）。设计用于厚度为 0.078 英寸的面板。

RLEHCBS-7-01BK 是一个反向安装的边缘固定支架，用黑色尼龙 66 制成，安装在 0.062 英寸厚的面板上，底板开孔尺寸为 0.375 x 0.313 英寸（图 4）。顶板则需要一个 0.156 英寸的圆孔，并锁定在一个 0.062 英寸厚的面板上。间隔柱长度为 0.500 英寸。

图 4：RLEHCBS-7-01BK 采用边缘固定支撑方式固定在 PC 板上。（图片来源：Essentra Components)

UL 94V-0 或 V-2 以及另一种设计方案选择

以下支架可提供 PA66/6 或 PA66 材料选择。

如果需要一侧用安装孔进行平面安装、另一侧用锁定箭头进行固定，设计者可以选择 UL 94V-2 级的 CBSS-10-01（图 5）或 UL 94V-0 级 CBSS-10-19。

图 5：CBSS-10-01 一侧采用锁定箭头固定，另一边采用圆孔平面安装。（图片来源：Essentra Components)

对于需要类似于图 3 中零件 "A" 形式间隔柱的应用，设计者可以使用 UL 94V-2 级的 MSPM-5-01 或 UL 94V-0 级的 MSPM-5-19。

而对于设计需要类似于图 3 中零件 "B" 的应用，设计者可以考虑 UL 94V-0 级的 LCBS-2-12-19 或 UL 94V-2 级的 LCBS-2-12-01。

结语

综上所述，PC 板支架提供多种形状和尺寸以及多种材料类型选择。再加上需要支持高效、可靠的装配工艺，以及其他应用要求，选择过程可能令人望而生畏。在大多数情况下，给设计者的最好建议是，选择一个或多个看起来适合应用的选择，然后进行试验，以确定哪一个最能支持整个装配要求。

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