2024-12-07 09:59
如果想要实现PCB之间的高可靠性和高性能互连,板对板连接器是一个重要的解决方案。然而经验告诉我们,互连密度越高,连接接口就越“精致”。一旦电气连接或机械结构损坏,很可能导致性能下降。对于板对板连接器来说,振动和压力是互连系统损坏的一个非常重要的原因,需要严格防范。
在实际应用中,板对板连接器可能受到的振动和压力主要来自以下几个方面:
首先是外部环境。例如,在汽车和工业应用中,复杂而恶劣的工作环境会对连接器造成冲击和振动,这是很容易理解的。
第二个是来自系统内部的振动源,例如工业应用中的电机。并且随着电机应用的扩展,在许多消费类应用中也需要考虑持续振动的影响,例如洗衣机、洗碗机、搅拌机等。
然后是连接器的组装和插接。在此过程中,公差或PCB板变形等因素也会对板对板连接器产生应力,成为连接可靠性的隐患。
对于振动和压力,标准板对板连接器的应对策略主要是“硬扛”,如采用优化的机械结构、电气性能、增强的锁紧装置等,可以保证在多种振动和压力条件下的使用。下面的场景有一个牢固的连接。但如果面临持续的振动和压力,由于标准连接器插针直接焊接到PCB上,长期受力和持续移动最终会导致接触机械结构变形或导体接触面磨损,从而引起氧化接触面的变形或接触不良会大大降低连接器的性能。
为了解决这个问题,需要一种专门设计的板对板连接器,这就是浮动式板对板连接器。
了解浮动连接器
浮动连接器与标准板对板连接器的主要区别在于它内部配备了弹簧机构。当连接器沿X轴和Y轴方向移动时,产生的应力由弹簧承受,从而有效保护连接。即使在不利条件下,设备的触点和焊点也能确保可靠的配合。
一些浮动式板对板连接器,除了能够承受水平方向位移产生的应力外,还进一步提高了浮动式板对板连接器的抗冲击和耐压能力。
图 1:浮动连接器插配图
(来源:莫仕)
不难想象,使用浮动板对板连接器可以给产品设计带来诸多好处:
1. 组装方便
由于浮动式板对板连接器可以吸收PCB组装和维修过程中因未对准或公差引起的外部冲击,因此可以防止焊点因应力而断裂。这一特性也使其能够更好地兼容PCB自动化组装工艺;而对于在一块PCB上包含多个板对板连接器的情况,由于无需考虑公差补偿,因此会更容易处理。
2. 可靠的插配
浮动板对板连接器可以减少外部冲击和振动的影响,并在具有挑战性的环境中具有更好的可靠性。同时,一定的浮动范围也有助于在盲插的情况下实现正确连接。
3、成本优化
正是因为它可以支持盲插和自动化组装,并且对复杂环境具有“耐受性”,所以使用浮动板对板连接器可以避免在设计中使用更高成本的灵活性。印刷电路板有助于优化整体系统成本。
图2:浮动连接器有利于量产
(来源:莫仕)
SlimStack FSB 系列浮动连接器
通过上面的介绍,相信大家对浮动板对板连接器有了深入的了解。但要知道,板对板连接器本身就是一个互连系统,在小型化、连接密度、性能等方面都有很高的追求,在此基础上增加了“可浮动”的特性,这一点非常重要连接装置的设计和制造是一项具有挑战性的“技术活”。
如何打造一款能够得到市场和用户广泛认可的浮动式板对板连接器?我们通过Molex的一款经典产品来解释一下。
Molex FSB 系列 SlimStack 板对板连接器包括 FSB3 和 FSB5 两个子系列,支持高达 6Gbps 的高速传输速率,并可提供 ±0.30mm(FSB3 系列)和 ±0.50 的 X、Y 和分别为Z轴方向。 mm(FSB5系列)浮动范围。这使得在汽车、工业和消费行业的广泛应用成为可能。
图 3:SlimStacck FSB3 和 FSB5 系列连接器
(来源:莫仕)
接下来,我们以FSB5为例,深入了解一下FSB系列板对板连接器的内部结构。从图4中我们可以看到插头侧的端子弹簧组件,这是支持“浮动”的关键。在Z方向上,接触位置的位移也有一定的公差,以消除不对中的影响(图5)。
图 4:FSB5 浮动连接器插配图:X 和 Y 方向
(来源:莫仕)
图 5:FSB5 浮动连接器插配图:Z 方向
(图片来源:莫仕)
在支持更大浮动范围的同时,FS B系列SlimStack板对板连接器在小型化方面也非常引人注目——FSB3和FSB5的引脚间距均为0.40mm。插配后的高度、长度和宽度三个值可以用于板对板浮动连接。设备市场竞争十分激烈。
图6:FSB3和FSB5浮动连接器外形参数
(来源:莫仕)
在其他方面,SlimStack FSB系列浮动连接器也继承了Molex板对板连接器产品的许多优良特性,如镀金、接触电阻低至80mΩ、支持多达30次插拔、低功耗等。卤素材料。等待。特别是,该连接器支持高达 125°C 的工作温度,这在需要高可靠性的应用中具有明显的优势。
表1:FSB3和FSB5系列连接器特性比较
(来源:莫仕)
除了SlimStack FSB系列浮动连接器之外,Molex提供的0.635mm间距浮动连接器也是值得关注的产品。它可以支持X轴和Y轴最大0.70mm的浮动范围,6.2Gbps的数据传输速率,以及50次插拔操作......对于那些高速、高可靠性的应用对于水平方向“浮动”要求较高的场合,是理想的选择。
图 7:0.635mm 间距浮动连接器
(来源:莫仕)
总之,浮动连接器作为板对板连接器中的一种特殊形式的产品,凭借其优良的插配“能力”“差”特性,在需要应对持续振动和压力的应用中发挥着不可替代的作用。需要此功能的应用正逐渐从汽车和工业领域扩展到更广泛的消费电子领域。这也决定了浮动式板对板连接器未来将迎来更大的发展空间!
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