市場對於低成本車載導航、資訊娛樂系統、電動和混合動力傳動系統的需求一直都很大；各種先進的車輛安全功能，例如防鎖死煞車系統、穩定性控制以及由感測器控制的胎壓監測等，也在持續蓬勃發展中。隨著車上的電子系統日益複雜，汽車製造商需要具成本效益的策略，以設計並裝配出高耐久性的電氣與電子系統。在這個背景因素下，同時兼具成本效益與可靠性的壓合(Press-fit)連接技術，在汽車電子市場上越來越受到歡迎。
為了輔助或取代焊接技術，汽車製造商正逐漸改用壓合技術。壓合主要是由彈性插銷和鍍層穿孔(Plated Through Hole, PTH)組成。PTH鑽入到分層電路板中，一般會採用銅來電鍍，從而在插銷的插入部分上形成電路。它所帶來的主要優勢是高度可靠的連接和電氣接點。
壓合技術在作業環境嚴苛的應用中，可發揮良好的作用，因此不只汽車產業，其他產業也有採用壓合技術的例子。不過，汽車應用要求要有更高的載流量(Ampacity)，同時對振動、熱衝擊和各種環境條件的要求較為嚴格，因此導入壓合技術的腳步相對較快。壓合技術可以解決這些環境所帶來的挑戰，吸引原始設備製造商(OEM)以及汽車產業的一級供應商從波峰焊接製程轉換為壓合技術。
壓合插銷/鍍層穿孔攜手實現高可靠度連接
壓合插銷也稱為順應針，一般具有一個彈性的橫截面，直徑比PTH還大。在裝配過程中，插銷的壓合區域會發生變形，產生與剛性PTH介接的介面。與非順應式的實心插針相比，整合在汽車連接器與模組當中的壓合插銷可以容許較大的PTH公差。壓合連接器可提供多種尺寸、形狀、樣式與螺距，且可根據具體應用的要求，採取單銷或任意數量的多銷形式。
柔性壓合插銷的反應速度接近彈簧，有助於保護PTH的完整性。印刷電路板基板上鍍層鑽孔的孔公差較小，因此鍍層厚度會直接影響到插入力道，必須嚴格控制，以達到適宜的插銷插入效果，不會造成在鍍銀情況下經常見到的過度摩擦問題。
壓合插銷與PTH結合便可實現永久性、高度可靠、耐衝擊的氣密接口，不會使電路有腐蝕的風險。入口角度是一個重要的參數，能夠影響到插入力並防止PTH受損。在幫助確定插入力道以及減輕對側壁位置的潛在損傷方面，順應區域外表面的輪廓也扮演著重要的角色。
壓合插銷可同時用於印刷電路板的兩側，實現靈活的雙側通孔和SMT印刷電路板裝配。多層堆疊的印刷電路板可能需要使用板對板的壓合尾插(Tail Socket)。在發動機和變速箱模組的尺寸日益縮小的過程中，壓合插銷可協助在緊密的插銷配置中保護靈敏的元件，並節省寶貴的空間。在尺寸更小的封裝應用中，例如感測器和交換機等，壓合插銷往往是直接在外殼內部成型。
對於汽車應用來說，尤其重要的一點是要在低插入力和高保持力之間實現良好的平衡。經濟型的“針眼”(Eye of the Needle, EON)(圖1)介面是一種非常受歡迎的壓合形式，它具有出色的電氣接觸效果與保持力，可確保在惡劣條件下的連接效果。
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| 圖1 在汽車電子領域越來越受到歡迎的針眼介面壓合。 |
插入力道過大將造成三大不良影響
如同前面所述，壓合插銷的插入力道，對於壓合技術的效果會產生很大的影響。倘若力道過大，會產生出以下三種不良後果。
錫鬚
在純錫的表面上，應力會促進錫鬚(Tin Whisker)增長，導致印刷電路板上的電路發生短路，進而危害到模組的功能。減輕錫鬚生長的設計指導原則包括減輕插入力，以及縮減錫表面的厚度。
噴流效應
在壓合插銷的插入過程中，印刷電路板會發生機械損傷。如果摩擦過大，電路板的表面會被刮損，進一步使摩擦更為惡化。惡化到一定程度後，PTH最終會被切下，底部向外推出，此即為噴流效應(Jet Effect)。減小插入力即可避免噴流效應發生。
增白效應
在壓合插銷抵達最終位置後，印刷電路板的各層結構將受到壓合插銷力量的擠壓。如果施加過大的力量或PTH出現不穩定，恐導致印刷電路板出現部分分層 (Delaminate)的現象。經過一段時間後，濕氣會進入印刷電路板的裂縫，導致隔離性能降低，此稱為增白效應(Whitening Effect)。降低插入力，並且採用高品質的印刷電路板產品，可以減輕增白效應 。
壓合技術具備熱設計明顯優勢
大多數的汽車電子應用多為SAE二級(105℃)類別的乘客艙電子元件及SAE三級(125℃)類別的發動機罩下電子元件。SAE四級(150℃)類別的應用較為少見。
如果需要二次焊接，則製程中產生的熱會破壞印刷電路板以及連接的電子元件。壓合技術可以完全消除多餘的熱循環，通過施力即可實現裝配製程中的二次連接。
散熱性能也是壓合技術的一大優勢，車載電子、導航和汽車安全電子系統在運作時都會將熱量積聚在發動機艙的內部。壓合插銷提供的介面高度可靠，可自然耗散熱量，與焊接接縫相比，熱閾值要高得多，而且故障率較低。壓合插銷適用於從較低到極高電流的應用，不會產生焊接接縫中常見的熱積聚。
壓合技術毋須採用高溫焊接製程，沒有裝配製程中焊料結塊彈出的風險，也不會出現冷焊點和焊劑殘渣，這些現象都有導致短路或印刷電路板損壞的潛在風險。
壓合技術要穩定 參數配合是關鍵
在從焊接到轉而採用壓配合銷技術的過程中，重要的一點是要與經驗豐富的供應商合作。很多因素都會影響到壓合插銷的阻力，其中包括材料厚度、葉片寬度和印刷電路板的PTH直徑等，表1是建議的參數配對組合。
即使鍍層直徑發生微小變化，也會對壓合技術的插入力和保持力產生巨大影響。這類變化可以帶來天差地遠的結果，決定系統會不會不斷出現關鍵性故障，還是一直保持穩定連接，大多取決於鍍層直徑的變化。
在產業標準不斷演變的過程中，壓合插銷的插銷葉片間距也越來越窄，尺寸也越來越小，與逐步提高密度、電子和電氣化的發展趨勢並駕齊驅。採用壓合技術來完成電子構裝，汽車製造商可以享受到顯著的應用優勢，節省印刷電路板的裝配成本，同時滿足嚴格的製造要求。
(本文作者任職於Molex)