Kabelconfectie en kabelbomen uit Vietnam: wat u specificeert en test

Bijna elke box build bevat kabels. Een voedingskabel, een displayflex, een sensorpigtail, een interne kabelboom die de hoofdprintplaat verbindt met schakelaars, ventilatoren en een antenne. Ze worden vaak als laatste ontworpen en vertragen als eerste de productiestart, omdat connectoren gealloceerd zijn, een tekening geen lengtetolerantie heeft of de kabelboomleverancier en de PCBA-leverancier nooit hebben gecontroleerd of hun onderdelen op elkaar passen.

Dit artikel behandelt wat een inkoper of hardware-engineer moet specificeren voor kabelconfectie en kabelbomen: hoe de twee verschillen, hoe de klassen van IPC/WHMA-A-620 werken, wat op de tekening hoort, hoe kabelbomen worden getest, welke tooling erbij komt kijken en waarom het loont de kabelboom binnen hetzelfde programma als de PCBA te houden. Vietnam dient als inkoopcontext, maar de specificatiepunten gelden overal.

Vietnam heeft een gevestigde kabelboomindustrie. Japanse en Koreaanse producenten van kabelbomen voor de auto-industrie hebben er al vele jaren grote fabrieken, en kabelbomen zijn een belangrijke exportcategorie. Die basis heeft een pool van vakkundige operators en lokale ondersteuning voor tooling opgeleverd, waar EMS-fabrieken voor elektronica in het noorden en zuiden op leunen voor kabel- en kabelboomwerk.

Kabelconfectie tegenover kabelboom

De termen worden losjes gebruikt, maar de constructie en het testen verschillen genoeg om de keuze op uw tekening expliciet te maken.

Aspect	Kabelconfectie	Kabelboom
Constructie	Eén kabel of meerdere geleiders in een gemeenschappelijke mantel, connectoren aan de uiteinden	Meerdere afzonderlijke draden of kabels volgens een lay-out gebundeld, met aftakkingen
Gebruikelijke locatie	Vaak extern: voedingskabels, I/O-kabels, sensorkabels	Meestal intern: in de behuizing, tussen printplaten en componenten
Bescherming	Buitenmantel, overmolded trekontlasting	Binders, kousen, tape, ribbelbuis, doorvoertules
Gebouwd op	Knip- en stripmachines, crimppersen, overmoldpersen	Kabelboomborden (vormborden) met pennen en routeringsmarkeringen
Belangrijkste inhoud van de tekening	Pinout, lengte, mantelspecificatie, overmold	Lay-out met aftaklengtes, pinouts per connector, bevestigingspunten
Gebruikelijke faalpunten	Trekontlasting, afmontage van de afscherming, crimpkwaliteit	Verkeerde bedrading, verkeerde aftaklengte, schuren langs randen

Veel producten hebben beide nodig. Een kiosk kan een extern netsnoer hebben (ingekocht als gecertificeerde snoerset), een USB-kabel en een interne kabelboom naar het display, het touchpanel, de luidsprekers en de ventilatoren.

IPC/WHMA-A-620 en de klassen

IPC/WHMA-A-620, ‘Requirements and Acceptance for Cable and Wire Harness Assemblies’, wordt gezamenlijk uitgegeven door IPC en de Wire Harness Manufacturers Association. Voor kabels is het wat IPC-A-610 is voor printplaatassemblages: een acceptatienorm met afbeeldingen en criteria voor crimpaansluitingen, snijklemverbindingen, gesoldeerde aansluitingen, splitsingen, connectorassemblage, overmolding, markering, afmontage van coaxiale en afgeschermde kabels, bevestiging van kabelbomen en elektrische tests.

Ze gebruikt dezelfde drie klassen als IPC-A-610:

• Klasse 1: algemene producten waarbij de functie de belangrijkste eis is.
• Klasse 2: producten voor toegewijde toepassing; de meeste commerciële en industriële apparatuur.
• Klasse 3: producten voor hoge prestaties of zware omgevingen waarbij een storing niet wordt getolereerd.

De klasse van een kabelboom hoort normaal overeen te komen met de klasse van de assemblages die hij verbindt. Het vorige artikel, IPC-A-610 Klasse 1, 2 en 3, legt uit hoe u een klasse kiest en hoe de normen samenhangen. De korte versie voor kabels: de meeste producten zijn Klasse 2; schrijf Klasse 3 alleen voor waar de gevolgen van een storing dat rechtvaardigen, en zet de klasse op de kabelboomtekening.

Wat op een tekening van kabel of kabelboom hoort

Een kabelboomtekening die een fabriek zonder vragenronde kan offreren en bouwen, bevat doorgaans de punten in deze tabel.

Onderdeel	Wat u specificeert	Waarom het ertoe doet
Draaddikte	AWG per circuit, geleidermateriaal (blank of vertind koper), opbouw van de strengen	Stroomcapaciteit, spanningsval, compatibiliteit met contacten
Isolatie	Materiaal (PVC, XLPE, PTFE, siliconen), temperatuur- en spanningsrating, kleur per circuit	Omgeving, veiligheidsgoedkeuringen, voorkomen van assemblagefouten
Draadtype	UL-style (bijvoorbeeld UL 1007, UL 1015) of gelijkwaardige erkende draad	Nodig voor UL- en andere veiligheidslistings van het eindproduct
Connectoren en contacten	Fabrikantonderdeelnummers voor behuizingen, contacten, afdichtingen; oppervlaktelaag	Passing, vasthoudkracht, stroomrating
Goedgekeurde alternatieven	Alternatieve onderdelen die u hebt gecontroleerd, of een duidelijke notitie ‘geen vervanging’	Beschermt de levertijd zonder risico op passingsproblemen
Crimpeisen	Crimphoogte en trekkracht per specificatie van de contactfabrikant, of A-620-waarden	Primaire kwaliteitscontrole voor elke crimp
Pinout	Van-naar-tabel voor elk circuit, inclusief ongebruikte posities en pluggen	Basis van het programma voor de doorgangstest
Lengtes en toleranties	Totale lengte en aftaklengtes, referentiepunten, tolerantie per lengteklasse	Pasvorm in de behuizing, servicelussen
Labels	Inhoud, formaat, materiaal (krimpkous, wikkellabel), positie vanaf de connector	Traceerbaarheid en service in het veld
Afscherming	Vlechtwerk of folie, dekking, aardingsdraad, hoe de afscherming aan elk uiteinde wordt afgemonteerd	EMC-prestaties, resultaten van pre-compliance
Bescherming en bevestiging	Kousen, tape, buis, afstand tussen binders, doorvoertules	Bestendigheid tegen schuren en trillingen
Overmolding	Materiaal, hardheid, kleur, geometrie van de trekontlasting, buigtest indien vereist	Duurzaamheid van externe kabels
Compliance	RoHS, REACH, halogeenvrij indien vereist	Markttoegang
Klasse en tests	Klasse volgens IPC/WHMA-A-620, lijst en waarden van elektrische tests	Bepaalt de omvang van inspectie en test

Twee details leveren meer offertevragen op dan alle andere. Ten eerste de lengtetoleranties: zonder die tolerantie past de fabriek haar eigen tolerantie toe, en een kabelboom die in een krappe behuizing 15 mm te lang uitvalt, kan bekneld raken of knikken. Ten tweede de afmontage van de afscherming: ‘afgeschermde kabel’ op een stuklijstregel zegt niets over de vraag of de afscherming aan één uiteinde, aan beide uiteinden of 360 graden via de backshell is geaard, en die keuze bepaalt vaak de EMC-resultaten.

Testen: doorgang, hipot en trektest

Het testen van kabelbomen is verdeeld in tests op elke unit en tests op samples.

Op elke unit:

• Doorgang: een kabeltester controleert elk circuit op onderbrekingen, kortsluitingen en verkeerde bedrading ten opzichte van de pinouttabel. Voor kabelbomen is een doorgangstest op 100 procent de normale verwachting.
• Isolatieweerstand en hipot: voor kabelbomen op netspanning of hoogspanning bevestigt een diëlektrische spanningstest de isolatie tussen circuits en naar de afscherming. Testspanning en -duur komen uit de veiligheidsnorm van het product, niet van de kabelboomfabriek.
• Visuele inspectie: labels, routering, bevestiging, zitting en vergrendeling van connectoren, volgens de afgesproken A-620-klasse.

Op samples, bij de instelling en met intervallen:

• Trektest: een gecrimpt contact wordt op een gekalibreerde tester tot een minimale kracht getrokken. De test is destructief en wordt dus uitgevoerd aan het begin van elke serie, bij elke wissel van applicator of draad en met vaste intervallen.
• Doorsnede van de crimp: de crimp wordt doorgezaagd, gepolijst en gefotografeerd om de compactie van de strengen, de bellmouth en de symmetrie te controleren. Gebruikelijk bij de kwalificatie van tooling en bij het first article.
• Meting van de crimphoogte: een snelle, niet-destructieve controle ten opzichte van de contactspecificatie, uitgevoerd bij de instelling en periodiek.

Veel geautomatiseerde crimppersen hebben ook crimpkrachtbewaking, die afzonderlijke slechte crimps in real time signaleert. Het is de moeite waard te vragen of de fabriek die op uw contacten gebruikt.

Tooling: applicators, kabelboomborden en matrijzen

Kabelboomwerk vraagt om tooling waarvoor inkopers vaak geen budget reserveren:

• Crimpapplicators: contactspecifieke matrijzen die op crimppersen worden gemonteerd. Elke contactfamilie heeft een eigen applicator nodig. Fabrieken bezitten vaak applicators voor gangbare contacten; ongebruikelijke contacten kunnen een nieuwe vragen.
• Handcrimptangen: gebruikt voor lage volumes en prototypes, bij voorkeur de eigen tang van de contactfabrikant voor dat contact.
• Kabelboomborden: borden van multiplex of aluminium met pennen en een geprinte lay-out, één per kabelboomontwerp. Goedkoop, maar per ontwerp nodig.
• Overmoldmatrijzen: stalen of aluminium matrijzen voor overmolded trekontlastingen en connectoren. Dit zijn de duurste en traagste onderdelen.
• Testfixtures: tegenconnectoren en adapters waarmee de kabeltester op uw kabelboom kan worden aangesloten.

Tooling wordt meestal als NRE geoffreerd. Verduidelijk het eigendom en of de tooling bij de fabriek blijft. Het artikel over de kosten van box build laat zien hoe NRE doorgaans van de unitprijs wordt gescheiden.

Waarom de kabelboom in hetzelfde box build-programma hoort

Het is gebruikelijk PCBA’s bij de ene leverancier en kabelbomen bij een andere in te kopen en ze vervolgens op een derde plek te assembleren. Dat werkt, maar het verschuift het interfacerisico naar u. De kabelboom binnen hetzelfde programma voor box build assemblage houden heeft praktische voordelen:

• De passing wordt één keer gecontroleerd. De fabriek die het product assembleert, vindt een verkeerde connector bij het first article, niet nadat er twee afzonderlijke zendingen zijn binnengekomen.
• De pasvorm wordt in de echte behuizing gecontroleerd. Lengtes, buigradii en routering worden gecontroleerd tijdens de controle van de mechanische pasvorm vóór opschaling.
• Het testen dekt het systeem. Een kabelboom die op zichzelf de doorgangstest doorstaat, kan na inbouw toch falen; de functionele test van de complete unit vangt dat op.
• Wijzigingsbeheer is eenvoudiger. Een pinoutwijziging op de PCB en op de kabelboom doorloopt één engineering change-proces.
• De logistiek is korter. Eén productieplan, één set onderdelen met lange levertijd, één zending.

De beoordelingsvragen uit een EMS-aanbieder in Vietnam beoordelen gelden hier ook: vraag of kabelwerk in eigen huis wordt gedaan of wordt uitbesteed, en zo ja, wie het inspecteert.

Levertijden en inkoop

Indicatieve levertijden voor kabelbomen op maat, die moeten worden bevestigd door offertes van fabrieken voor uw specifieke onderdelen:

• Samples: 1 tot 3 weken als connectoren, contacten en draad op voorraad zijn.
• Productie: 2 tot 6 weken na goedkeuring van het sample, afhankelijk van volume en complexiteit.
• Tooling voor overmolding: 3 tot 6 weken voor een nieuwe matrijs.
• Gealloceerde merkconnectoren: 8 tot 20 weken of meer, en daarom zijn goedgekeurde alternatieven belangrijk.

Stuur voor vergelijkbare offertes hetzelfde pakket naar elke fabriek: kabelboomtekeningen met de punten hierboven, de A-620-klasse, testeisen, jaarvolume en afroephoeveelheden. De checklist voor box build-aanvragen somt op wat u verder meestuurt, en de gids voor box build assemblage legt het gebruikelijke projectverloop uit, van briefing tot verzending.

boxbuildvn.com is een matchingservice, geen fabriek. Verstuur uw tekeningen van kabelbomen en PCBA via het box build-aanvraagformulier en word binnen 24 werkuren gekoppeld aan maximaal 3 Vietnamese EMS-fabrieken. Gratis voor inkopers, NDA op verzoek. Hebt u alleen kabels of PCBA nodig zonder volledige box build, zie dan EMS-contractproductie in Vietnam of gebruik hetzelfde aanvraagformulier en vermeld dat in de briefing.