許多具有多個印刷電路板的傳感器驅動控制單元現在具有數千公里的新布線和指數級數量的新聯接，一切這些都在密集的汽車架構中爭奪空間。與此一起，越來越多的趨勢是輕量化部件，以前進燃油功率和更環保的汽車。

因而，制作商需求找到更智能的電子解決方案，以節省空間和減輕分量。工業制作商正在車內廣泛選用小型化汽車連接器，由于控制單元內的導線規范和封裝空間現已縮小。在某些情況下，所謂的“黑盒”組件包含非汽車微型汽車連接器。它們缺少對汽車惡劣環境的魯棒性，然后發生了一些模塊的質量問題，并在某些情況下導致組件缺點。

汽車OEM需求確保其采購的子體系模塊裝備真實的汽車級汽車連接器——旨在符合LV214(歐洲)和USCAR2(美國)等規范和驗證要求。

在本文中，我們將研討制作商怎樣通過運用供應真實汽車級穩健性的微型汽車連接器，來完結戰略性節省空間的政策。具體來說，我們研討了TEConnectivity的兩個用于汽車運用的小型化互連途徑：NanoMQS和MCON0.50互連體系，審視它們怎樣符合工作規范，供應要害技能優勢，并節省高達50%的空間。我們還考慮了其他要素，這些要素有助于完結小型化元件的穩固性，例如小線壓接質量，并談論怎樣解決高密度PCB引腳聯接上的金屬晶須成長所帶來的危險。

一、新的ECUS有必要滿意更嚴峻的汽車要求

聯網汽車革新正在我們眼前發生。該工作正在迅速發展，動力總成電氣化和先進的駕駛輔佐體系(ADAS)的開發供應了更大的舒適性和安全性，以及變得越來越凌亂和健壯的集成的車輛到全部(V2X)聯接。一切這些新子體系都支撐硬件、傳感器和軟件。但是，它們有必要通過一系列聯網的電子控制單元(ECU)或通過新的徹底冗余的核算體系辦法物理地集成到車輛中。

盡管主動駕駛汽車功用正在快速增長，但汽車架構是空間受限的環境。制作商要求他們的協作伙伴供應更輕、更小型化的組件，以便在越來越多的ECU中釋放急需的電線聯接空間。

典型的豪華車包含多達80個ECU，每個ECU的凌亂程度都在不斷前進。每個ECU包含至少一個印刷電路板(PCB)和裝置在PCB上的單個插頭。

ECU能夠容納多達數百個電線聯接，這些聯接又包含在凌亂的線束體系中。此外，現有運用變得越來越凌亂，在車輛中引進了更多功用和ADAS。例如，新的LED前照燈單元最多可包含60個電路、15個汽車連接器和120個端子。

在將一切這些ECU或模塊聯接到車輛布線體系時，汽車制作商遇到技能應戰。他們有必要確保它們堅持聯接和功用，以抵擋比如振蕩、液體進入和車輛線束或不同子體系模塊中的極點溫度等不利條件，這些都或許中斷安全連續操作。

二、微型互連途徑怎樣完結創新

這些工作和技能趨勢需求下一代小型化互連途徑，以節省空間、堅持燃油功率并確保功用。為確保汽車級的魯棒性，一切汽車連接器和組件有必要符合全球OEM規范，如LV214和USCAR2。走運的是，這些解決方案現已在市場上出售。

本文探討了TEConnectivity(TE)解決方案，該解決方案可在車輛電氣布線架構中完結空間節省，要害介紹NanoMQS端子和汽車連接器(這是非常成功的MQS系列的較小產品)，以及MCON0.50互連器(對標“凈體”產品)。此外，本文還研討了較小導線的特定壓接應戰和要求，以及金屬晶須在高密度PCB引腳聯接上成長的應戰。

三、用于微型汽車聯接的TE解決方案

TE開始的MQS互連體系是在20多年前推出的。它已成為業界最成功的汽車互連解決方案之一，因其2.54毫米間距的高封裝密度和高度穩健的汽車級規劃，并且具有兩個確認水準。幾乎一切歐洲汽車制作商和全球很多汽車制作商都運用該體系。

多年來，跟著Micro-powerQuadlok(MpQ)和功率Quadlok(pQ)系列的推出，MQS途徑得到了擴展，能夠承載更高的電流(圖1)。

圖1.MQS產品系列

四、NanoMQS端子和汽車連接器

依據MQS端子規劃，NanoMQS互連體系的推出旨在滿意制作商對ECU和PCB等電子元件小型化的需求。NanoMQS互連體系選用小型化端子(觸點)、汽車連接器和接頭，以處理密集的車輛電子設備問題。

圖2.NanoMQS端子

這種規劃可將PCB占位面積削減約50%，一起供應高達3安培的額定電流容量。此外，NanoMQS互連體系能夠容納小至0.13mm2的導線橫截面，使得制作商在需求時可削減線束分量。

密封版NanoMQS體系還具有高達400g的高度抗振功用。

五、汽車級微型端子供應牢靠的功用

NanoMQS互連渠道的中心是單片式壓接端子(圖2)。

插座觸點的規范版別由鍍錫銅制成。它有從0.13mm2、0.17mm2、0.22mm2到0.35mm2的導線穿插部分。插座觸點規劃用于0.5x0.4毫米的接觸刀片。

•帶鍍錫端子的類型經認證適用于-40°C至130°C的環境溫度。

•帶鍍銀端子的類型可在高達170°C的條件下運用，因此適用于發動機艙區域內的運用。

•帶鍍金端子的類型可使插拔次數增加100次。它還顯著降低了金屬腐蝕的或許性，延長了接觸壽數和安全氣囊體系等安全運用的可用性。

NanoMQS端子和汽車連接器的標稱載流量高達3安培。但是，它也能夠支撐高達標稱限值五倍的短峰值。當插拔時，插座觸點通過強壯的L形彈簧與相應的刀片建立兩個電接觸點，該彈簧施加高法向力。

NanoMQS插座觸點選用封閉式規劃接觸腔，與外殼上相對較大的引進倒角協作運用，確保導向刺進平穩。這避免了刀片在協作期間與插座接觸件磕碰(“短路”)，這或許由于不正確的刺然后變形并損壞接觸槍。

在端子的頂部是一個確認噴槍，一旦端子徹底刺進，該確認噴槍可聽見且有形地確認在塑料外殼上。確認矛桿為兩級接觸堅持體系供應主確認組織。通過切斷能夠看到確認孔，使制作商能夠供認噴槍是否正確刺進(圖3和圖3A)。主確認設備的最大刺進力為5N，最小堅持力為25N。第二獨立的二級確認設備，其確認在殼體上的底切上，使得堅持力大于50N。

圖3：NanoMQS確認機制

圖3A：出色顯現NanoMQS確認機制

六、NanoMQS極化確認機制可避免不正確的刺進

盡管尺度小，但端子具有供應極化橫截面的接觸腔。這種規劃意味著能夠有用消除不正確刺進的危險，而且能夠安全方便地處理NanoMQS體系。與MQS途徑相同，NanoMQS途徑規劃具有20個插拔周期。客戶能夠挑選是通過手動裝置仍是全主動刺進，將端子放入塑料汽車連接器外殼中。

七、高等級熱塑性汽車連接器殼體和頭部的兩種挑選

NanoMQS外殼組件(接頭和汽車連接器)由高級熱塑性塑料制成。有兩種版別，TopLatch(TL)和SideLatch(SL)，它們都能夠垂直或平行于PCB。兩個版別之間的明顯差異是TL版其他確認設備的方位，其位于殼體頂部的中心(圖4)。

圖4：NanoMQS接觸的極化

NanoMQS外殼——頂部閂鎖(TL)版別

TL版其他中心確認設備方位使得更簡單并排設備汽車連接器，然后進步了包裝靈活性。例如，在開發新類型時，開始能夠并排設備三個通用汽車連接器，以建立多達96個引腳的高位互連。然后，制作商能夠在不改動技能的情況下切換到單個客制化部件。

在TL版別中，外殼剛度通過2個至32個方位的肋條加強。肋骨的首要效果是增加20個方位以上版其他確認選項。

NanoMQS外殼——周圍面閂鎖(SL)版別

在略微緊湊的SL版別上，確認設備位于外殼的周圍面(圖5)。運用SL版別，該設備能夠確認在多達20個方位，而無需加固肋條。此外，塑料確認和確認型材具有緊湊的幾許形狀。例如，汽車連接器和頭部前端之間的堆疊具有楔形形狀，以確保在汽車連接器協作期間兩個半部的滑潤引導。當徹底插拔時，堆疊導致由兩個相互固定的楔形構成的健壯的正聯接。

圖5.NanoMQS外殼：頂部確認和側面確認版別

圖6：NanoMQS頭(左)與MQS頭比較較。

八、NanoMQS端子怎樣減縮50%的空間

NanoMQS系列端子規劃為標稱間隔，對應于與PCB銜接的引腳之間的間隔為1.8毫米。因而，與MQS端頭需求比較，NanoMQS端頭上相同數量的方位僅需求大約一半的空間(圖6)。

如圖所示，運用NanoMQS體系，MQS途徑的端頭占位面積從840mm2削減到411mm2。顯然，具有明顯封裝密度的下一代汽車架構將需求高位互連。在發動機ECU中，Nano-MQS端子能夠節省60%的ECU占位面積。目前的NanoMQS端子版別最多可容納320個方位。這使得NanoMQS途徑十分合適混合汽車連接器，由于MQS系列的每個觸點都能夠作為下一個規范的倍數集成到網格中(圖7)。二級確認設備在一切殼體上處于同一水平面上，使其具有減縮空間的才干。

圖7：NanoMQS頭(左)與MQS頭比較較。

九、NanoMQS渠道怎么支撐四級高抗振性

車輛內的電氣銜接有必要保持抗振蕩和抗沖擊性。比如NanoMQS互連體系之類的小型化組件一般部署在子體系模塊(稱為“黑匣子”)中，在難以接近的嚴重空間受限的空間中。

在歐洲，德國首要汽車制作商定義了LV214等規范的振蕩測驗等級。NanoMQS系列的規范未密封版別符合LV2144級(鍍銀觸點)，有用加速度約為181m/s2。

這是值得注意的，由于NanoMQS體系滿意密封汽車連接器的要求。憑借NanoMQS體系的高接觸法向力，帶有附加密封的汽車連接器可完成三級振蕩，可完成近間隔裝置，并可在發動機直接裝置時完成四級振蕩(圖8)。NanoMQS端子和汽車連接器規劃鞏固，還可滿意400g竇振蕩阻力要求，如噴射閥或其他直接發動機裝置運用所規定的那樣。

圖8.NanoMQS體系，密封版外殼

十、為極點惡劣的汽車環境引進MCON0.50互連體系

MCON0.50互連體系是TEMCON互連產品系列的一部分，該產品系列專為在惡劣的汽車環境中部署而規劃。它是一個密封體系，選用特殊規劃的硅膠密封圈。這些密封件可避免液體和濕氣進入電氣接觸區域，這對于發動機艙區域中的運用是必需的。

MCON0.50端子和汽車連接器滿意LV2143級近間隔裝置要求和4級直接發動機裝置要求。它還完成了IP9級其他防水維護。

與NanoMQS互連體系和MCON系列的其余部分不同，MCON0.50端子規劃沒有主確認噴槍，供給所謂的“凈體辦法”(圖9)。

圖9.MCON0.50體系“凈體規劃”

這意味著沒有從汽車連接器伸出的法蘭將其確認在殼體內的恰當方位，然后構成更清潔的車身輪廓。該規劃旨在最小化汽車連接器殼體內部的任何磨損，由于這或許危害濕氣密封。密封版別供給最高水密性和防潮性。MCON0.50體系能夠浸沒在幾米深的水中，并從IPX蒸汽噴射器中吸收80巴的力。

表1：NanoMQS和MCON0.50渠道的尺度和功用

十一、東西在主動處理中的效果

小型化汽車級元件的挑戰可延伸到電線端接和壓接進程。選用更小的電線端子，運用東西在確保高功用銜接和真實的汽車抗振性方面發揮著至關重要的效果。

為什么較小的線路更難以壓接?

本質上，小型化的端子由較薄的資料構成，這意味著它們在壓接進程中更簡單變形或變形。這還意味著亮光的存在或突起形式的彎曲變形變得更加明顯，由于它能夠構成整個端子輪廓的更大百分比。這是有問題的，由于亮光或許阻礙刺進或損壞汽車連接器殼體，特別是其密封部件。小線運用一般需求較小的東西空隙以避免發生顯著的亮光。東西空隙是指當兩者處于壓接高度時壓接器和砧座之間的亮光擒縱空間。作為參考，小至0.05mm的加工空隙能夠為壓接寬度為1.00mm的端子發生顯著的亮光。

較小的尺度還使得在壓接進程中將導線精確地定位在端子內更具挑戰性。小規范的導線剛性較小，使其易于下垂或曲折，然后阻礙刺進端子。類似地，在壓接施加東西內將端子對準砧座更加困難。

壓接不對稱是低質量壓接的另一個特征，或許導致電氣和機械功用降低。端子在鐵砧上的不精確放置是不對稱和亮光的首要原因。這種不精確性或許是由不正確的設置或不合規范的端子饋送機制引起的。一般，高質量的氣動進料施加比機械或低質量的氣動進料施加更能發生精確的結果。

小線和小型端子的運用東西

用于小線壓接的TE施加運用高精度氣動或伺服進給組織。這些機制運用戶能夠輕松地設置初始端子對準，并在施加運用時保持一致的對準。

TE在開發階段早期與協作伙伴協作開發完好的組件和東西解決方案，以滿意獨特的運用需求。TE依據汽車規范對這些組件和東西解決方案進行預測驗，以便最終用戶獲得他們能夠徹底依靠的整體認證解決方案。

OCEAN施加2.0怎么改善小線壓接

OCEAN施加2.0是TE系列施加中的最新產品，具有多項升級規劃，可改善小線壓接(小于0.35mm2)。一般規劃優勢包含優化的砧座幾許形狀，用于避免砧座未對準的釘扎底板，以及新的黑色氮化外表，可明顯進步耐磨性(圖10)。

圖10.TE的OCEAN2.0施加

TE開發了一些功用來輔佐小線壓接，包含更簡單的進給調整和帶狀導向鎖的改善。除了新的優化砧座幾許外，OCEAN施加2.0還選用了新的System3端子壓緊機制，以確保精確和穩定的端子定位。它還供給鞏固的壓接高度調節功用，以及確認機制。

制作商能夠通過規范壓接監控體系對主動壓接進程進行質量控制和驗證，這些體系也適用于細線。此外，TECrimpData運用程序使協作伙伴能夠對主動壓接進程進行有用的無線監控，包含監控循環次數設置報警以進行維護和更換備件。

TE的手動壓接東西供給與主動電線端接徹底相同的壓連續接質量。此外，手動東西的良好人體工程學規劃使其能夠在狹窄的空間內運用。

十二、抗晶須壓接引腳電鍍

小型化的趨勢也增加了行業對避免金屬晶須構成的解決方案的需求。車輛中越來越多的電子產品使得元件制作商將印刷電路板(PCB)銜接的壓合技能用作焊料解決方案的牢靠替代品。電鍍適用于壓接銷，以便于光滑并避免由于氧化和其他原因構成的外表損壞。如今，這些電鍍溶液首要由錫(Sn)組成。

圖11.從壓接銷成長的錫須

然而，錫對晶須成長具有高度敏感性。當錫膜受到應力時，例如當它刺進PCB時，錫須能夠從頭發狀結構中自發成長。由于錫晶須是金屬，它們是導電的并且能夠長到足以橋接到其他金屬部件。在極點情況下，它們或許會引起電子操作短路。在曩昔，通過在電鍍中參加鉛來解決該問題。

鉛現已逐漸退出制作流程，由于它會危害環境。由于汽車制作商正在削減引腳間并選用首要由錫制成的引腳電鍍解決方案，他們正在尋找新的替代品來降低錫須構成的危險。

LITESURF鍍層

TE的LITESURF電鍍技能是一種用于壓接運用的抗晶須電鍍。它為汽車電子制作商供給了錫的替代品，幾乎沒有晶須成長的危險。由所以基于鉍(Bi)，它具有環境可持續性，徹底無害。

LITESURF電鍍技能是通過五年多研討和開發的成果，旨在研討無錫電鍍，以減輕晶須引發故障的危險，并適用于壓接銷銜接的高應力條件。LITESURF電鍍的開發是為了滿意制作商對逐漸小型化、減小引腳間距以及在PCB上運用更小的汽車連接器尺度的需求。

跟著TE的LITESURF電鍍技能的不斷開發，研討了超越12種不同的沉積物組成，研討了晶須構成以及影響生產進程(如熔化溫度)的其他行為特征。TE專家創立了一切選項的詳細矩陣。TE研討得出結論，電鍍的最佳沉積物是電鍍的鉍基涂層。運用鉍具有額定的好處，它使得制作商能夠運用遵循典型的電鍍線工藝的運用工藝，該工藝與規范錫浴相當。基于鉍的LITESURF電鍍能夠在現有的電鍍生產線中實施，而無需任何額定的工藝變化。對超越5,600個多彈簧和動作銷以及三種不同類型的PCB技能進行了廣泛的LITESURF電鍍測驗。測驗標明，依據檢測到的顆粒的數量和巨細以及鉍的較低電導率(比錫的電導率低90%)，LITESURF電鍍能夠將晶須發生率降低1,600倍以上。

圖12.LITESURF抗晶須電鍍組合物

結論

自從彎曲創造以來，TE一直與汽車制作商協作，一起創立領先的銜接解決方案，為創新和功用樹立行業規范。如今，汽車中電子技能的快速增長以及對小型化技能的需求帶來了新的挑戰，需求更加技能先進的解決方案和真實的汽車級鞏固性。TE在開發進程的早期持續與客戶互動，并作為一起創立解決方案的真實協作伙伴，使車輛更智能，更安全。

TE能夠為端子、汽車連接器、接頭和壓接技能以及一起開發的運用東西供給銜接解決方案。這些解決方案能夠將組件的PCB占用空間削減多達50%，一起作為具有預驗證接口的體系的一部分進行無縫互操作。此外，TE的小型互連體系專為惡劣環境運用而規劃，滿意LV214振蕩要求和防水等IP9等級。

TE能夠在內部支撐產品開發的一切方面。TE徹底控制產品規劃和驗證的一切制作階段;開發，包含沖壓、模塑、電鍍和拼裝;以及測驗、質量確保、運用和客戶支撐。這意味著我們能夠供給更大的制作量靈活性，在要害流程的每個階段供給高質量的確保，并確保更快和受控的交貨時刻。