PCB-stikkontaktguide: Stikkontakter, stikkontakter, IC-stikkontakter

En printkortfatning er en hunfatning, hvis kontakter modtager hanfatninger, fatningshalvdelen af ​​en ben-og-fatning-forbindelse, der bruges til printkort-til-print-forbindelser, stikbare moduler og aftagelige IC'er. Fatninger gør det muligt at tilslutte og frakoble dele uden lodning, hvilket gør printkort reparerbare, opgraderbare og nemme at prototype. Denne guide forklarer ben-og-fatning-parret, IC-fatninger, de specifikationer, der betyder noget (pitch, strøm, plettering, parringscyklusser), maskinbearbejdede versus stemplede kontakter, monteringsmuligheder, og hvornår en fatning er det rigtige valg i stedet for at lodde fast.

Hvad er en PCB-stikkontakt?

En stikkontakt eller fatning er hundelen af ​​et stik: den indeholder fjederkontakter, der griber fatningen af ​​de hanben, der er indsat i den. Stiften og fatningen danner tilsammen én aftagelig forbindelse.

Hvorfor stikkontakter er nyttige

Den afgørende fordel er, at en stikkontaktforbindelse kan frakobles. Det gør det muligt at udskifte dele, lader kort stable eller fastgøres til hinanden, understøtter feltservice og opgraderinger og fremskynder prototyping, alt sammen uden aflodning. Byttet er en ekstra kontaktgrænseflade, hvilket har omkostnings- og pålidelighedsmæssige konsekvenser, der diskuteres senere.

Hvor de optræder

Stiftfatninger optræder som board-to-board-stik, modulfatninger, programmerings- og debug-headere og IC-fatninger. De er en rutinemæssig del af boarddesign og placeres under printkortmontering sammen med resten af ​​komponenterne.

Stiftlister og fatninger (han- og hunstik)

Fatninger eksisterer sjældent alene; de ​​fungerer med et matchende sæt ben.

• Stifthoved (han). En række eller et gitter af stifter, ofte på et 2.54 mm (0.1") gitter, loddet til et printkort eller en del.
• Stikkontakt / hunstikkontakt. Den sammenkoblede del med kontakter, der modtager disse ben.

Denne parring skaber printkort-til-print-forbindelser (det ene printkort bærer headeren, det andet soklen), ledning-til-print-forbindelser (en kablet stikkontakt sættes på en header) og stabelbare arrangementer som datterprintkort og afskærmninger. Hvor en fleksibel forbindelse foretrækkes frem for et stift ben-og-sokkel-led, vælger designere nogle gange et fleksibelt printkort eller et stift-fleksibelt printkort i stedet, men til stikbare, servicerede samlinger er ben-og-sokkel-parret standarden.

IC-sokler (DIP, PLCC og ZIF)

En vigtig anvendelse af stikkontakter er at holde integrerede kredsløb uden at lodde selve IC'en.

• DIP-stik til dual-in-line chips, en klassiker til mikrocontrollere og logik.
• PLCC-stikkontakter til blyholdige chip-carrierepakker.
• Maskinbearbejdede stikkontakter med præcise runde stikkontakter for pålidelig IC-fastholdelse.
• ZIF-fatninger (nul indsættelseskraft) til chips, der udskiftes ofte, f.eks. i programmering.

IC-fatninger gør det muligt at udskifte en chip, hvis den svigter, omprogrammere den off-board eller udskifte den under udvikling, uden at man behøver at røre en loddekolbe. De er værdsatte i prototyping, designs, der kan udskiftes i felten, og enhver situation, hvor IC'en kan ændres. Prisen er en lidt højere samling og en ekstra kontaktgrænseflade, så de bruges, hvor aftagelighed er en fordel.

Specifikationer for PCB-benfatning

At vælge en sokkel betyder at matche flere parametre til applikationen.

Pletterings- og parringscyklusser fortjener særlig opmærksomhed: Et stik, der skal tilsluttes og frakobles mange gange, har gavn af forgyldte kontakter, som opretholder en lav, stabil kontaktmodstand over mange cyklusser, hvorimod tinkontakter egner sig til en forbindelse, der kun foretages få gange. Strømstyrken skal også matche belastningen, en detalje, der er værd at kontrollere i forhold til spor- og pudedesignet under en designgennemgang.

Almindelige størrelser og formater på stikkontakter

Stik med ben og sokkel findes i en række standardformater, og det hjælper med udvælgelse og sourcing at genkende dem.

2.54 mm-formatet er det mest kendte og bruges til jumpere, dev-board headers og stabelbare datterkort, mens finere pitches giver tættere board-to-board og mezzanine stacking. IC-sokler er en kategori for sig til flytbare chips. Valg af et bredt tilgængeligt standardformat letter sourcing og second-sourcing, og bekræftelse af den nøjagtige del og fodaftryk er en del af forberedelsen af ​​filer til samling og fremstilling.

Maskinbearbejdede vs. stemplede fatningskontakter

Stikkontakter leveres med to brede kontaktkonstruktioner, og forskellen påvirker pålidelighed og omkostninger.

Maskinfremstillede stikkontakter bruger en præcisionsdrejet cylinder, der griber fat i en stikkontakt fast og tåler mange indsættelser, hvilket gør dem til det foretrukne valg til pålidelige IC-stikkontakter og krævende forbindelser. Præcise og formede kontakter er mindre præcise, men betydeligt billigere og fuldt ud tilstrækkelige til mange stiftlister og generel board-to-board-anvendelse. Beslutningen er en afvejning af pålidelighed mod omkostningerne for den specifikke rolle.

Gennemgående hul vs. overflademonterede stikkontakter

Ligesom andre stik monteres stikkontakter enten gennem kortet eller på dets overflade.

• Gennemgående hul. Ledninger passerer gennem belagte huller og er loddet; mekanisk stærke og velegnede til de indsættelseskræfter, som en fatning udsættes for.
• Overflademontering. Lodder til overfladepuder; lavere profil og reflow-venlig, men er afhængig af loddeforbindelserne for at håndtere sammenkoblingskraften.

Fordi stikkontakter og -forbindelser påfører gentagen mekanisk kraft, er montering i huller almindelig for fatninger og stiftlister, der ofte monteres, da samlingerne i huller modstår belastningen godt. Overflademonterede versioner bruges, hvor profil- eller samlingsflow favoriserer dem, nogle gange med ekstra mekanisk fastholdelse. Monteringsvalget påvirker det fodaftryk, der produceres under printkortfremstilling.

Sådan vælger og lægger du en stikkontakt ud

Et par designtrin gør en sokkelforbindelse robust og fejlsikker.

• Match fodaftrykket til den nøjagtige del, inklusive stigning, rækker og monteringsstil.
• Tilføj polarisering eller keying så den modstående del ikke kan indsættes baglæns eller forskudt.
• Planlæg mekanisk fastholdelse (låse eller friktion) for forbindelser, der skal forblive på plads.
• Markér pin et og orientering tydeligt på silketryk.
• Tillad udelukning og frigang for modstikket og enhver indsætningsvandring.

Polarisering er den detalje, der oftest overses, og et omvendt stik kan beskadige et printkort, så det er absolut værd at bruge kode eller en tydelig orienteringsmarkør. Disse valg, som f.eks. nøjagtighed og fastholdelse af fodaftryk, er præcis, hvad en designgennemgang kontrollerer, og de overføres tydeligt til samling af store mængder, når de først er på plads.

Fatninger vs. lodning: Hvornår skal man bruge hver af dem

Stikkontakter er kraftfulde, men de er ikke altid det rigtige svar.

• Brug en stikkontakt når En del skal være aftagelig eller opgraderbar (hukommelse, mikrocontrollere), til datterkort og moduler, til programmering og debug-headere og til prototyping.
• Lod direkte når Omkostninger og tæthed er afgørende ved volumen, når pålidelighed under stød og vibrationer er altafgørende, eller når en permanent forbindelse simpelthen er bedre.

Den vigtigste ulempe er, at en stikkontakt tilføjer en separat kontaktflade, hvilket er praktisk, men også et yderligere potentielt punkt for intermitterende kontakt under vibrationer eller over tid. For designs, der kan serviceres, og for udviklingsdesigns er fordelen klar; for forseglede, højpålidelige eller omkostningsdrevne volumenprodukter er det ofte det bedre valg at lodde delen fast. At matche denne beslutning med produktets levetid og servicebehov er en del af et godt design.

En stiftfatning er den hun-fatning, der omdanner en loddet samling til en stikbar samling, parret med en matchende header og tilgængelig som IC-fatninger, board-to-board-stik og mere. Tilpas pitch, strøm, plettering og parringscyklusser til jobbet, vælg maskinbearbejdede eller stemplede kontakter for at balancere pålidelighed og omkostninger, og brug kun fatninger, hvor aftagelighed fortjener sin plads. Du kan læse mere om Highleap Electronics og vores fabrikations- og monteringstjenester.

Ofte stillede spørgsmål

Hvad er en PCB-pin-fatning?

Det er en hun-fatning, hvis fjederkontakter griber fat i han-ben, der er indsat i den, fatningshalvdelen af ​​en ben-og-fatning-forbindelse. Den gør det muligt at tilslutte og frakoble en del, et printkort eller en chip uden lodning, og understøtter printkort-til-print-forbindelser, stikbare moduler og aftagelige IC'er.

Hvad er forskellen mellem en header og en socket?

En header er handelen, en række eller et gitter af ben, og en sokkel (receptacle) er hundelen, der modtager disse ben. De er designet som et par: en header på ét printkort eller en del sættes i en sokkel på et andet. Sammen danner de en aftagelig printkort-til-print, ledning-til-print eller modulforbindelse.

Hvad bruges IC-sokler til?

IC-fatninger holder et integreret kredsløb uden at lodde selve chippen, så den kan udskiftes, hvis den svigter, omprogrammeres off-board eller udskiftes under udvikling. Almindelige typer inkluderer DIP-, PLCC-, machined-pin- og zero-insertion-force (ZIF)-fatninger. De er værdsatte i prototypefremstilling og designs, der kan udskiftes i felten.

Hvad er standard pin-fatningsafstanden?

2.54 mm (0.1 tomme) er den klassiske, mest almindelige afstand, der i vid udstrækning anvendes til headere og IC-fatninger. Finere afstande såsom 2.0 mm, 1.27 mm og mindre anvendes i mere kompakte designs. Tilpas fatningsafstanden til den modstående del og printpladens densitetskrav.

Hvad er forskellen på maskinbearbejdede og stemplede kontakter?

Maskinbearbejdede (drejede) kontakter bruger en præcis rund cylinder, der griber fast fat i en stift og overlever mange indsættelser, hvilket gør dem pålidelige, men dyrere. Præstede og formede kontakter er fjedrende formet metal, mindre præcise, men billigere og tilstrækkelige til mange generelle anvendelser. Vælg baseret på pålidelighedsbehov kontra omkostninger.

Skal stikkontakter monteres gennemgående eller overflademonteres?

Gennemgående montering er almindelig for fatninger og stiftlister, fordi samlingerne modstår den gentagne mekaniske kraft fra tilslutning og frakobling. Overflademonterede versioner tilbyder en lavere profil og er velegnede til reflow-samlinger, men er afhængige af loddesamlingerne for at opnå parringsstyrke, nogle gange med ekstra fastholdelse. Vælg ud fra mekanisk behov og samlingsflow.

Hvornår skal jeg sætte en komponent i fatninger i stedet for at lodde den?

Sæt en del i sokler, når den skal kunne fjernes eller opgraderes, til datterkort og moduler, programmerings- og debugheadere og prototyping. Lod direkte, når omkostninger og tæthed betyder noget ved volumen, eller når stød- og vibrationspålidelighed er altafgørende, da en sokkel tilføjer en separerbar kontaktgrænseflade, der er endnu et potentielt punkt for intermitterende kontakt.

Hvad er det mest almindelige pin-and-socket-format?

2.54 mm (0.1 tomme) afstanden er den mest almindelige og bredt tilgængelige og bruges til headere, jumpere, IC-fatninger og stabelbare datterkort. Finere afstande som 2.0 mm og 1.27 mm tjener til mere kompakte board-to-board- og mezzanin-forbindelser. Valg af et standardformat gør sourcing og second-sourcing nemmere.

Reducerer en stikkontaktforbindelse pålideligheden?

Den tilføjer en adskillelig kontaktflade, hvilket er endnu et sted, der kan udvikle intermitterende kontakt under vibrationer eller over tid, så for stød- og vibrationskritiske eller forseglede produkter er en loddet forbindelse normalt mere pålidelig. God plettering, tilstrækkelig kontaktkraft og en kvalitetsfatning reducerer risikoen, hvor aftagelighed er nødvendig.

Hvilken belægning skal pin-socket-kontakter have?

Forgyldning frem for nikkel foretrækkes til forbindelser, der er lavet og brudt mange gange, eller hvor en lav, stabil kontaktmodstand er vigtig, fordi den modstår korrosion og slid. Tinning er mere økonomisk og egnet til forbindelser, der kun er parret få gange. Tilpas pletteringen til de forventede parringscyklusser og det involverede signal eller den involverede effekt.