Piirilevyjen välinen liitin: tyypit, tekniset tiedot ja kuinka valita yksi

Piirilevyjen välinen liitin näyttää osaluettelossa mitättömältä viivalta, mutta se on yksi yleisimmistä kenttävikojen lähteistä pinoelektroniikassa: ajoittaisia ​​kosketuksia, haljenneita juotosliitoksia ja liittimiä, jotka eivät sovi yhteen kotelon sulkemisen jälkeen. Syynä on se, että liitin on mekaaninen osa, joka suorittaa sähkötyötä, ja nämä kaksi vaatimusta vetävät toisiaan vastaan. Tämä opas käsittelee syvällisesti liitinperheitä, valintaa ohjaavia spesifikaatioita, hienojakoisten ja suurnopeusmallien signaalin eheyttä ja mekaanisia sääntöjä sekä kokoonpanon yksityiskohtia, jotka ratkaisevat pinoelektroniikan kestävyyden kenttäolosuhteissa – mukaan lukien tapaukset, joissa fiksuin ratkaisu on poistaa liitin kokonaan.

Alla olevat kohdat perustuvat siihen, mitä Highleap Electronicsin kokoonpanoinsinöörimme tarkistavat, kun suunnittelussa pinotaan kaksi tai useampia piirilevyjä yhteen liittimillä.

1. Mikä on piirilevyltä piirilevylle -liitin? Tyypit ja käyttötarkoitukset

Piirilevyjen välinen liitin luo sähköisen ja mekaanisen yhteyden kahden piirilevyn välille ilman välikaapelia. Toisessa piirilevyssä on liitin (nastapuoli), toisessa vastake (nastapuoli), ja niiden yhdistäminen kohdistaa kymmeniä tai satoja koskettimia kerralla. Valitsemasi liitinryhmä määräytyy pääasiassa sen mukaan, miten kaksi piirilevyä on suunnattu toisiinsa nähden.

Mezzanine-liittimet (rinnakkais-/pinoamisliittimet)

Välikerroksen liitin pinoaa kaksi piirilevyä rinnakkain toisiinsa nähden, liittimen pinon korkeuden erottamalla ne. Tämä on työjuhtajärjestely kompakteille tuotteille – tytärkorteille, RF- ja anturimoduuleille sekä kerrosrakenteille – joissa pystysuora tila on halvempaa kuin piirilevyn pinta-ala. Pinon korkeus on määrittävä parametri, koska se asettaa tarkan raon piirilevyjen välille.

Suorakulmaiset, reunaiset ja korttireunaiset tyylit

Suorakulmaliitin yhdistää kaksi emolevyä 90 asteen kulmassa, mikä on yleinen käytäntö, jossa tytärkortti kytketään kohtisuoraan emolevyyn. Kortin reunaliittimet vievät tämän pidemmälle käyttämällä kultaisia ​​koskettimia, jotka on kaiverrettu itse levyn reunaan, mikä eliminoi toisen liittimen puoliskon ja sen kustannukset.

Kaapeli-levy- ja johto-levy-serkut

Läheistä sukua toisilleen ovat kaapeli-levy- ja johdin-levyliittimet, jotka päättävät kaapelin tai johtimen sen sijaan, että ne liittyisivät toiseen piirilevyyn. Ne ratkaisevat toisenlaisen ongelman – levyn liittämisen johonkin, joka liikkuu tai sijaitsee muualla rungossa – ja pienempiä versioita, kuten 4-nastainen piirilevyliitin, on kaikkialla kuluttaja- ja teollisuuslaitteistossa. Valintalogiikka (jako, virta, pysyvyys, kytkentäjaksot) on identtinen, vaikka toinen puoli on johdin, minkä vuoksi piirilevy-levyliittimet ja kaapeli-levyosat on usein määritelty samasta tuoteperheestä.

2. Piirilevyjen välisten liittimien tekniset tiedot

Yhdistimen datalehti listaa kymmeniä parametreja, mutta vain kourallinen niistä tekee varsinaisen työn valinnan rajaamisessa.

Pitch on tilan ja kestävyyden välinen kauppa

Kontaktien keskipisteiden välinen etäisyys vaihtelee karkeasta 2.54 mm:stä hienompaan 0.4 mm:iin. Hienompi etäisyys tiivistää enemmän kontakteja pienemmälle alueelle, minkä vuoksi puhelimissa ja puettavissa laitteissa sitä käytetään, mutta se sietää vähemmän virheasentoja, vaurioituu helpommin väärinkäytöstä ja vaatii tiiviimpää sijoittelua kokoonpanon aikana. Valitse karkein tilasi sallima etäisyys, älä hienointa löydettävissä olevaa.

Virta, kuormituksen alentaminen ja kosketusvastus

Jokaisella koskettimella on nimellisvirta, mutta tämä luku ilmoitetaan yleensä tietyllä lämpötilan nousulla ja yksittäiselle koskettimelle erikseen. Virtakiskossa vakiokäytäntönä on kytkeä useita koskettimia rinnan ja alentaa nimellisvirtaa ympäristön lämpötilan noustessa, koska nimellisvirta rajoittaa itsekuumenemista. Alhainen ja vakaa koskettimen resistanssi – muutama milliohmi, jonka kultaus-nikkelipinnoite pitää kurissa – pitää kuumenemisen kurissa ja estää jännitehäviön, joka vaivaa kuluneita tai likaantuneita koskettimia.

3. Signaalin eheys ja mekaaninen suunnittelu

Liitin sijaitsee mekaniikan ja elektroniikan törmäyspaikalla, joten kahden hyvin erilaisen asian on oltava samanaikaisesti huomioitava.

Tasaus, liuku, toleranssi ja kiilaaminen

Kahden liittimellä yhdistetyn piirilevyn on oltava linjassa liittimen linjausvirheen toleranssin sisällä , jonka hienojakoinen osa voi ilmoittaa millimetrin murto-osan tarkkuudella. Joissakin sarjoissa on lisätty kelluvia tai itse linjautuvia läpivientejä piirilevyjen välisten vaihteluiden kompensoimiseksi. Tämä budjetti on otettava huomioon piirilevyn mitoissa, kiinnitysrei'issä ja välikkeissä – ei pelkästään liittimessä. Polarisaatio ja kiilaaminen estävät käyttäjää kytkemästä liitintä siirtymällä tai kääntämällä sitä väärin päin, ja sokkoliitoskokoonpanon, jota ei voida nähdä kotelon sulkeutuessa, tulisi edistää anteeksiantavaa toleranssia ja selkeitä läpivientien viisteitä.

Nopeat signaalit tekevät liittimestä osan kanavaa

Nopeassa digitaalisessa tai radiotaajuisessa tiedonsiirrossa liitin on osa siirtolinjaa. Kun reunataajuudet kasvavat riittävän suuriksi, tavallisesta liittimestä tulee impedanssin epäjatkuvuuskohta, joka heijastaa energiaa, lisää ylikuulumista ja säteilee. Nopeat mallit käyttävät impedanssisäädeltyjä liittimiä , joissa on määritellyt maadoituspaluut ja riittävä maadoituksen ja signaalin välinen kontaktisuhde, ja piirilevyltä liittimeen tulevan signaalin on ylläpidettävä hallittua impedanssia siirtymän yli. Tämän huomiotta jättäminen muuttaa puhtaan piirilevyn asettelun marginaaliseksi linkiksi suoraan liittimessä.

4. Piirilevyjen välisten liittimien kokoonpano, luotettavuus ja vaihtoehdot

Useimmat piirilevyjen välisten liittimien ongelmat eivät ole liittimen vika – ne ovat kokoonpanoon ja mekaaniseen suunnitteluun liittyviä ongelmia, jotka liitin vain paljastaa.

Koplaarisuus, säilyvyys ja uudelleenmuokkaus

Useimmat piirilevyltä piirilevylle -liittimet ovat pinta-asenteisia, ja niissä on useita ohuita johtoja, joiden kaikkien on kosketettava juotospisteitään. Hieman vääntynyt liitinrunko tai epätasainen piirilevy jättää johdot irti juotospisteistä ja luo aukkoja – siksi sijoituksen tarkkuus ja juotosjäännösten hallinta ovat niin tärkeitä SMT-kokoonpanossa ja miksi samantasoisuus tarkistetaan tarkastuksessa. Tulppauksen, tärinän ja levyn taipumisen aiheuttama mekaaninen rasitus välittyy juotosliitoksiin, joten liittimet, joissa on lukitukset, pidikkeet tai läpivientireikien ankkurointitapit, kestävät paljon pidempään kuin liittimet, jotka on kiinnitetty pelkästään signaalipisteidensä varaan. Sovita kytkentäsyklin luokitus tuotteen avaustiheyden mukaan ja pidä koskettimet puhtaina – juoksutejäämät tai roskat lisäävät vastusta ja aiheuttavat ajoittaisia ​​​​häiriöitä.

Kun liitin ei ole oikea vastaus

Joskus luotettavin liitäntä on ilman liitintä. Jos kahta piirilevyä ei koskaan tarvitse erottaa, liitin lisää kustannuksia, korkeutta ja vikaantumispisteen ilman mitään hyötyä. Yleinen vaihtoehto on jäykkä- joustopiiri, joka tekee kahdesta jäykästä osasta yhden jatkuvan levyn, joka on yhdistetty joustavalla osalla, jolloin liitäntäpinta, sen kosketusvastus ja juotosliitoksen kuluminen poistuvat – katso yleiskatsauksemme joustavista ja jäykistä-joustopiirilevyistä . Lyhyissä, kiinteissä liitoksissa vierekkäisten piirilevyjen välillä urareunapinnoitus mahdollistaa yhden levyn juottamisen suoraan toiseen kuin moduuli. Kompakteissa, tärinälle alttiissa tai erittäin luotettavissa tuotteissa nämä vaihtoehdot maksavat usein itsensä takaisin.

5. Liittimen ja pinottujen piirilevyjen kokoonpano Highleapissa

Pinotut ja liittimillä varustetut piirilevyt ovat meille rutiinia, ja vikaantumistyypit ovat ennustettavissa – mikä tarkoittaa, että ne ovat ehkäistävissä. Kun kokoamme piirilevyn hienojakoisilla liittimillä, pidämme kiinnitystarkkuuden ja uudelleensulatusprofiilin kunnossa, jotta jokainen johdin osuu omalle liitäntäpisteelleen. Tarkistamme samantasoisuuden tarkastuksen yhteydessä ja merkitsemme liittimet, jotka ovat kiinnittyneet vain signaaliliitäntäpisteisiin, jotta ne voidaan ankkuroida oikein. Kun suunnittelussa piirilevyt pinotaan, varmistamme myös, että valittu pinokorkeus ja mekaaninen laitteisto todella vastaavat toisiaan ennen ensimmäistä koontia.

Jos tuotteesi yhdistää kaksi tai useampia piirilevyjä – liittimellä, ristikolla tai jäykästi joustavalla menetelmällä – lähetä meille suunnittelu, niin tarkistamme kokoonpanoon ja mekaanisiin riskeihin liittyvät riskit ja rakennamme liitoksen siten, että se kestää käsittelyä, tärinää ja kenttärasitteita. Suunnitelmissa, joissa liitin on liian vaativa, voimme valmistaa jäykästi joustavan vaihtoehdon.

Arvostele pinottua lautaa sisältävä suunnitteluni

6. Usein kysytyt kysymykset piirilevyjen välisistä liittimistä

Mikä on piirilevyltä piirilevylle -liitin?

Se on liitin, joka yhdistää kaksi piirilevyä suoraan ilman kaapelia yhdistämällä toisen levyn liittimen toisen levyn vastakkeeseen. Sitä käytetään piirilevyjen pinoamiseen tai linkittämiseen kompakteissa tuotteissa, ja se määritellään pääasiassa sen jaon, pinon korkeuden ja nimellisvirran perusteella.

Mitä eroa on piirilevyliittimellä ja kaapeli-piirilevyliittimellä?

Piirilevyliitin liitetään toiseen piirilevyyn; kaapeli-levyliitin puolestaan ​​päättää kaapelin tai johtimen, joka kulkee muualla tuotteessa. Valintakriteerit – nousu, virta, pysyvyys, kytkentäjaksot – ovat samat, mutta toinen puoli on piirilevy ja toinen kaapeli.

Mikä on pinon korkeus mezzanine-liittimessä?

Pinokorkeus on kahden rinnakkaisen piirilevyn välinen rako niiden liittämisen jälkeen, ja sen määrää valitsemasi liitin- ja vastakepari. Sen on vastattava mekaanista pinoamistasi, joten se valitaan yhdessä korotuspalkkien ja kotelon mittojen kanssa, ei erikseen.

Miten valitsen oikean sävelkorkeuden?

Valitse tilan sallima karkein jako. Hienommat jakovälit (jopa 0.4 mm) tiivistävät enemmän koskettimia pienempään tilaan, mutta sietävät vähemmän kohdistusvirheitä, vaurioituvat helpommin ja vaativat tarkempaa kokoonpanon hallintaa; karkeammat jakovälit ovat kestävämpiä.

Kuinka paljon virtaa piirilevyltä piirilevylle -liitin voi kuljettaa?

Jokaisella koskettimella on nimellisarvo tietyllä lämpötilan nousulla, tyypillisesti yhdelle koskettimelle. Virtakiskojen tapauksessa kytke useita koskettimia rinnakkain ja vähennä kuormitusta lämpötilan noustessa sen sijaan, että luottaisit yhteen nastaan ​​moniampeerikiskon kannattelemiseksi.

Miksi piirilevyjen väliset liittimet pettävät juotosliitoksissa?

Ne ovat yleensä pinta-asenteisia ja niissä on useita ohuita johtoja, joten vääntynyt liitin tai epätasainen piirilevy jättää johdot irti liitäntäpisteistään ja mekaaninen rasitus liitoksesta, tärinästä ja taipumisesta aiheuttaa halkeamia liitoksissa. Liittimien valitseminen, joissa on kiinnitysominaisuuksia ja jotka pitävät piirilevyn tasaisena kokoonpanon aikana, estää useimmat viat.

Milloin minun pitäisi käyttää jäykkää joustavuutta liittimen sijaan?

Kun kahta piirilevyä ei koskaan tarvitse erottaa toisistaan. Jäykkä-joustava piiri tekee niistä yhden jatkuvan piirilevyn, joka on yhdistetty joustavalla osalla, poistaen liittimen kosketusvastuksen, liitäntäkulumisen ja juotosliitosten pettämiskohdat – arvokasta kompakteissa, tärinälle alttiissa tai erittäin luotettavissa tuotteissa.