Межплатное соединение:
Мезонинная или дочерняя плата может предложить инженерам практичное решение для достижения их проектных целей. Размещение одной платы поверх другой может помочь оптимизировать использование пространства внутри корпуса, упростить конструкцию основной платы, обеспечить возможность аппаратной настройки для конкретного рынка или улучшить ремонтопригодность.
Среди существующих вариантов маршрутизации сигналов между двумя платами, соединитель, расположенный между ними, может упростить соединение и повысить надежность, обеспечивая механическую прочность и правильность соединений в любое время. Существует множество вариантов на выбор, от низкопрофильных соединителей, установленных очень близко друг к другу, когда приоритетом является уменьшение общей высоты, до более высоких соединителей, чтобы освободить место для компонентов на основной плате или облегчить циркуляцию воздуха.
Один соединитель может упростить конструкцию, и две платы могут быть легко соединены во время производства продукта. Однако, если основная плата содержит слишком много компонентов или слоев, чтобы все сигналы передавались через один соединитель, может потребоваться два или более соединителей. С другой стороны, проблемы с целостностью сигнала могут потребовать использования двух отдельных цифровых сигналов из аналогового сигнала или обеспечения оптимального расположения дифференциальных сигналов.
Точное размещение.
Если требуется более одного соединителя, соединение становится сложнее, поскольку обе части каждого соединителя должны быть правильно выровнены относительно пластин (рис. 1).
Рисунок 1. При соединении двух или более пластин с помощью соединителей требуется очень высокая точность позиционирования.
Разъемы часто имеют небольшой шаг контактов, порядка субмиллиметров, и, благодаря эффективности и точности, собираются с использованием тех же автоматизированных процессов, что и компоненты поверхностного монтажа на печатных платах. Хотя высокоскоростные системы поточной установки чрезвычайно точны, небольшие ошибки могут накапливаться. В технической документации на высокопроизводительное оборудование может быть указана точность позиционирования ±0,035 мм. Аналогично, машины для трафаретной печати могут наносить паяльную пасту с точностью ±0,08 мм. Кроме того, допуски при производстве печатных плат могут влиять на положение точек пайки, и компоненты могут смещаться во время пайки.
В худшем случае, ошибки, накапливающиеся по четырем половинам соединения между двумя отдельными разъемами, могут быть достаточными для создания напряжения в корпусах разъемов и паяных соединениях при их соединении. Это напряжение может вызвать такие проблемы, как плохой электрический контакт и разрушение корпуса разъема или паяного соединения, и в конечном итоге привести к выходу устройства из строя при проведении испытаний в конце производственной линии или в полевых условиях.
Адаптация соединителей к допускам выравнивания:
Среди существующих вариантов, позволяющих избежать этих последствий и обеспечить точное выравнивание соединения, свободного от потенциально опасных механических напряжений, — «плавающие» соединители. Эти соединители, допускающие перемещение ряда контактов вдоль осей x и z, могут компенсировать несовпадение и, следовательно, уменьшить зависимость от абсолютной точности позиционирования при соединении пластин, содержащих несколько соединителей.
Например, линейка Flecto от Harwin состоит из соединителей с малым шагом для соединения пластин и обеспечивает большое количество контактов — до 160 соединителей в симметричном двухрядном расположении — и основана на плавающей конструкции, которая позволяет штырьковым соединителям перемещаться на расстояние до ±0,8 мм от центральной линии соединителя по каждой оси.
Рисунок 2: Плавающие соединители не требуют абсолютного выравнивания.
Одной из главных проблем при разработке плавающих разъемов является обеспечение надлежащего сопряжения после первоначального соединения, а также поддержание стабильного и непрерывного электрического контакта между каждым соединением. Для достижения этой цели контакты на штекерной стороне разъема Flecto имеют гибкую конструкцию и подвешены к корпусам. Это обеспечивает полное механическое и электрическое сопряжение при соединении двух частей. Эластичность подвесного механизма обеспечивает электрическую целостность, поглощая удары и вибрации, гарантируя непрерывный контакт.
Хотя соединительные секции являются гибкими и позволяют компенсировать несовпадение, штырьки в основании разъема обеспечивают общую точность позиционирования при установке в соответствующие отверстия на печатной плате. Доступные разъемы имеют шаг контактов 0,5 мм, 0,63 мм и 0,8 мм, включая серию с сигнальными контактами с шагом 0,5 мм и силовыми контактами на 3,0 А. Силовые контакты разработаны для легкой пайки вслепую, а паяемые через плату выводы повышают точность позиционирования и механическую прочность. В разъемах только для сигналов в этом семействе используются элементы крепления для поверхностного монтажа (SMT) для повышения сопротивления выдергиванию.
Высокие скорости передачи данных
: Чтобы помочь разработчикам удовлетворить растущий спрос на скорость передачи данных в высокоскоростных коммуникационных приложениях, были протестированы вносимые потери, обратные потери, импеданс и перекрестные помехи на ближнем конце (NEXT) этих разъемов. Благодаря их NEXT -40 дБ или лучше в широком диапазоне частот, а также низким вносимым и обратным потерям, разъемы Flecto находят применение в таких областях, как машинное зрение, обработка медицинских изображений и электромобили. Характеристики серии F20, показанные на рисунке 3(a) и (b), позволяют этим разъемам достигать скорости передачи данных до 12 Гбит/с.
Рисунок 3 (а) и (б). Результаты проверки целостности сигнала.
Аннотация:
Соединение многослойных печатных плат часто требует высокой точности, если между платами требуется более одного разъема. Плавающие разъемы не только позволяют снизить абсолютную точность позиционирования, но и обеспечивают надежность и целостность сигнала во многих промышленных, медицинских и транспортных приложениях.
Развитие технологий разъемов для уменьшения несовпадений.
Автор: Райан Смарт, вице-президент по продукции, Harwin.
