- 线缆组件和线束的生产与测试方式不同,图纸必须写明您需要哪一种。
- IPC/WHMA-A-620 规定了压接、接续、连接器、标识和测试的验收标准,采用与 IPC-A-610 相同的 Class 1、2、3。
- 完整的线束图纸应列出线规、绝缘材料和 UL 型号、连接器及认可替代料、压接要求、带公差的长度、标签、屏蔽和测试项目。
- 越南拥有成熟的线束产业,把线束纳入与 PCBA 相同的整机组装项目中采购,可以消除大部分接口问题。
几乎每个整机组装产品都含有线缆。电源线、显示屏排线、传感器引线、连接主板与开关、风扇和天线的内部线束。它们往往是最后设计的部件,却是最先拖延量产的部件,原因可能是连接器处于配额状态、图纸缺少长度公差,或线束供应商和 PCBA 供应商从未确认彼此的零件能够对插。
本文介绍采购人员或硬件工程师在线缆和线束组装方面需要规定的内容:两者的区别、IPC/WHMA-A-620 等级如何运作、图纸上应写什么、线束如何测试、涉及哪些工装模具,以及为什么把线束与 PCBA 放在同一项目中是值得的。本文以越南为采购背景,但规格要点适用于任何地方。
越南拥有成熟的线束产业。日本和韩国的汽车线束集团在那里经营大型工厂已有多年,线束也是重要的出口品类。这一基础培养了熟练的操作员队伍和本地模具支持,北部和南部的电子 EMS 工厂在线缆和线束业务上都依托于此。
线缆组件与线束的区别
这两个词用得比较随意,但结构和测试的差异足够大,因此您的图纸应明确做出选择。
| 方面 | 线缆组件 | 线束 |
|---|---|---|
| 结构 | 一根线缆或包在同一护套内的多根导线,两端接连接器 | 多根单独的导线或线缆按布局捆扎,带分支 |
| 典型位置 | 通常在外部:电源线、I/O 线缆、传感器线缆 | 通常在内部:外壳内,电路板与部件之间 |
| 保护 | 外护套、包覆成型的应力释放 | 扎带、套管、胶带、波纹管、护线圈 |
| 生产设备 | 裁线剥线机、压接机、包覆成型机 | 带定位钉和走线标记的线束板(布线板) |
| 图纸关键内容 | 引脚定义、长度、护套规格、包覆成型 | 带分支长度的布局、每个连接器的引脚定义、固定点 |
| 常见失效点 | 应力释放、屏蔽端接、压接质量 | 错接、分支长度错误、边缘磨损 |
许多产品两者都需要。例如自助终端可能有一根外部电源线(作为已认证的电源线组采购)、一根 USB 线缆组件,以及连接显示屏、触摸屏、扬声器和风扇的内部线束。
IPC/WHMA-A-620 及其等级
IPC/WHMA-A-620《线缆与线束组件的要求和验收》由 IPC 与线束制造商协会 (WHMA) 联合发布。它对线缆的意义,相当于 IPC-A-610 对电路板组件的意义:这是一项附有图片和判定标准的验收标准,涵盖压接端接、绝缘位移连接、焊接端接、接续、连接器组装、包覆成型、标识、同轴和屏蔽线缆端接、线束固定以及电气测试。
它使用与 IPC-A-610 相同的三个等级:
- Class 1:以功能为主要要求的通用产品。
- Class 2:专用服务类产品;大多数商用和工业设备。
- Class 3:不能容忍失效的高性能或恶劣环境产品。
线束的等级通常应与其所连接组件的等级一致。上一篇文章 IPC-A-610 Class 1、2 和 3 说明了如何选择等级以及各标准如何配合。对线缆而言,简单结论是:大多数产品用 Class 2;只有在失效后果足以证明其必要时才要求 Class 3,并把等级写在线束图纸上。
线束或线缆图纸上应写什么
一张能让工厂不经一轮提问就报价和生产的线束图纸,通常包含下表中的内容。
| 项目 | 应规定的内容 | 为什么重要 |
|---|---|---|
| 线规 | 每个回路的 AWG、导体材料(裸铜或镀锡铜)、绞合结构 | 载流能力、压降、端子兼容性 |
| 绝缘 | 材料(PVC、XLPE、PTFE、硅胶)、温度和电压等级、各回路颜色 | 使用环境、安全认证、防止组装错误 |
| 导线型号 | UL 型号(例如 UL 1007、UL 1015)或同等的认可导线 | 最终产品取得 UL 等安全认证所需 |
| 连接器与端子 | 胶壳、端子、密封件的制造商料号;镀层 | 对插、保持力、额定电流 |
| 认可替代料 | 您检查过的替代料,或明确的「不得替代」说明 | 在不引入对插风险的前提下保障交期 |
| 压接要求 | 按端子制造商规格或 A-620 数值规定每种端子的压接高度和拉脱力 | 每个压接点的首要质量控制 |
| 引脚定义 | 每个回路的起止对照表,包括未使用的孔位和堵头 | 导通测试程序的依据 |
| 长度与公差 | 总长度和分支长度、基准点、按长度区间的公差 | 在外壳内的装配、维修余量 |
| 标签 | 内容、格式、材料(热缩管、缠绕式)、距连接器的位置 | 可追溯性和现场维修 |
| 屏蔽 | 编织或铝箔、覆盖率、排流线、两端屏蔽的端接方式 | EMC 性能、预认证结果 |
| 保护与固定 | 套管、胶带、波纹管、扎带间距、护线圈 | 抗磨损和抗振动 |
| 包覆成型 | 材料、硬度、颜色、应力释放结构,如需要还有弯折测试 | 外部线缆的耐用性 |
| 合规 | RoHS、REACH,如需要还有无卤 | 市场准入 |
| 等级与测试 | IPC/WHMA-A-620 等级、电气测试项目和数值 | 决定检验和测试范围 |
有两个细节引发的报价疑问比其他任何项目都多。第一是长度公差:如果没有,工厂会采用自己的公差,而一条在紧凑外壳中长出 15 mm 的线束可能被夹住或打折。第二是屏蔽端接:BOM 中一行「屏蔽线缆」完全没有说明屏蔽层是单端接地、两端接地,还是通过尾罩 360 度端接,而这一选择往往决定了 EMC 结果。
测试:导通、耐压与拉力测试
线束测试分为每条都做的测试和抽样进行的测试。
每条都做:
- 导通测试:线缆测试仪对照引脚定义表,检查每个回路是否开路、短路和错接。对线束来说,100% 导通测试是常规要求。
- 绝缘电阻与耐压测试:对于市电电压或高压线束,介电耐压测试用于确认回路之间以及回路与屏蔽层之间的绝缘。测试电压和时间来自产品安全标准,而不是线束工厂。
- 目视检验:按约定的 A-620 等级检查标签、走线、固定、连接器插接到位和锁扣。
抽样进行,在设置时和规定间隔:
- 拉力测试:在经过校准的测试仪上把压接端子拉到最小拉力。这是破坏性测试,因此在每次生产开始时、每次更换压接模具或导线时,以及规定的间隔进行。
- 压接切片分析:将压接部位切开、抛光并拍照,检查导线股的压实程度、喇叭口和对称性。常用于模具鉴定和首件。
- 压接高度测量:对照端子规格进行快速、非破坏性的检查,在设置时和定期进行。
许多自动压接机还配有压接力监控,可以实时标记单个不良压接。值得询问工厂是否对您的端子使用这一功能。
工装模具:压接模具、线束板与包覆模具
线束业务涉及采购方往往没有做预算的工装模具:
- 压接模具:安装在压接机上、针对特定端子的模具。每个端子系列都需要自己的压接模具。工厂通常拥有常用端子的压接模具;不常见的端子可能需要新做。
- 手动压接钳:用于小批量和样品,最好使用端子制造商针对该端子的专用工具。
- 线束板:带定位钉和印刷布局的胶合板或铝板,每种线束设计一块。成本低,但每种设计都需要。
- 包覆成型模具:用于包覆成型应力释放和连接器的钢模或铝模。这是最贵、最慢的项目。
- 测试治具:对插连接器和转接器,让线缆测试仪能够接入您的线束。
工装模具通常作为 NRE 报价。请明确归属,以及模具是否留在工厂。整机组装成本文章说明了 NRE 通常如何与单价分开。
为什么线束应纳入同一整机组装项目
从一家供应商采购 PCBA,从另一家采购线束,再在第三个地方组装,这种做法很常见。它可行,但会把接口风险转移到您身上。把线束纳入同一整机组装项目有实际好处:
- 对插只需检查一次。 组装产品的工厂会在首件时发现连接器不匹配,而不是在两批货分别到达之后。
- 在真实外壳中验证装配。 长度、弯曲半径和走线会在量产爬坡前的机械装配验证中得到检查。
- 测试覆盖整个系统。 单独通过导通测试的线束,装机后仍可能失效;整机功能测试可以发现这类问题。
- 变更管理更简单。 PCB 和线束上的引脚定义变更只需走一套工程变更流程。
- 物流链更短。 一个生产计划、一组长交期物料、一次发货。
如何评估越南 EMS 代工厂中的评估问题同样适用:询问线缆业务是在厂内完成还是外包,如果外包,由谁检验。
交期与采购
定制线束的参考交期,必须以针对您具体物料的工厂报价为准:
- 样品:连接器、端子和导线有库存时 1 至 3 周。
- 量产:样品确认后 2 至 6 周,视数量和复杂度而定。
- 包覆成型模具:新模具 3 至 6 周。
- 配额状态的品牌连接器:8 至 20 周或更久,这正是认可替代料重要的原因。
要获得可比的报价,请向每家工厂发送相同的资料包:包含上述内容的线束图纸、A-620 等级、测试要求、年用量和单次下单量。整机组装询价清单列出了还需包含的内容,整机组装指南介绍了从需求说明到发货的典型项目流程。
boxbuildvn.com 是匹配服务,不是工厂。通过整机组装询价表单提交您的线束和 PCBA 图纸,24个工作小时内匹配最多 3 家越南 EMS 工厂。采购方免费,可应要求签署保密协议。如果您只需要线缆或 PCBA 而不需要完整的整机组装,请参阅越南 EMS 代工,或使用同一询价表单并在说明中注明。
常见问题
线缆组件和线束有什么区别?
线缆组件通常是一根线缆,或包在同一外护套内的多根导线,两端端接连接器,往往暴露在产品外部。线束则是按布局捆扎、走线并固定的一组单根导线或线缆,通常位于外壳内部,分支通向多个目的地。日常使用中这两个词常常混用,因此图纸应定义具体结构,而不是依赖名称。
线束应该规定哪个 IPC/WHMA-A-620 等级?
等级应与产品以及线束所连接电路板的 IPC-A-610 等级相匹配。大多数商用和工业产品采用 Class 2。Class 3 用于不允许失效或环境恶劣的场合,例如医疗、航空航天或安全关键设备。请在线束图纸和询价中注明等级,让所有工厂按同一检验水平报价。
必须使用图纸上指定的连接器品牌吗?
您可以这样要求,但品牌连接器的长交期是线束延误最常见的原因之一。更好的做法是列出首选料号,以及一个或多个经您检查过对插、保持力和额定值的认可替代料。如果锁定单一来源,请明确说明,并预期交期和价格会随之而定。
每条量产线束应通过哪些电气测试?
至少要对照引脚定义表进行 100% 导通测试,检查开路、短路和错接。对于市电电压或高压线束,还要加做绝缘电阻测试和介电耐压(耐压)测试,测试值由产品安全标准规定。压接拉力测试和切片分析属于破坏性测试,在设置时和规定的间隔对样品进行,而不是每条都做。
在越南生产定制线束需要多长时间?
参考数字:连接器和导线有库存时,样品 1 至 3 周;样品确认后量产 2 至 6 周。定制包覆成型模具可能增加 3 至 6 周,配额状态的品牌连接器可能增加 8 至 20 周或更久。这些只是典型区间,必须以针对您物料的工厂报价为准。