Руководство по разъемам для печатных плат: штырьки, гнезда, разъемы для микросхем.

A Разъем для контактов на печатной плате Разъем типа «штекер-гнездо» — это гнездо, контакты которого принимают штырьки типа «папа», представляющее собой гнездовую часть штырькового соединения, используемого для межплатных соединений, подключаемых модулей и съемных микросхем. Разъемы позволяют подключать и отключать компоненты без пайки, что делает платы ремонтируемыми, модернизируемыми и упрощает прототипирование. В этом руководстве объясняется принцип работы пары «штекер-гнездо», разъемов для микросхем, важных характеристик (шаг контактов, ток, покрытие, циклы сопряжения), механически обработанных и штампованных контактов, вариантов монтажа и того, когда использование разъема является более предпочтительным вариантом, чем пайка.

Что такое контактный разъем на печатной плате?

Гнездо или розетка — это ответная часть разъема: она содержит пружинные контакты, которые удерживают вставленные в него штырьки. Штырь и гнездо вместе образуют одно съемное соединение.

Почему розетки полезны

Главное преимущество заключается в том, что разъемное соединение можно отсоединить. Это позволяет заменять компоненты, устанавливать платы друг на друга или соединять их друг с другом, поддерживает выездное обслуживание и модернизацию, а также ускоряет прототипирование — и все это без выпаивания. Взамен появляется дополнительный контактный интерфейс, что влечет за собой затраты и проблемы с надежностью, о которых мы поговорим позже.

Где они появляются

Разъемы для контактов используются в качестве межплатных соединителей, гнезд для модулей, разъемов для программирования и отладки, а также разъемов для микросхем. Они являются стандартной частью проектирования печатных плат и размещаются на этапе проектирования. Сборка печатной платы наряду с остальными компонентами.

Штыревые разъемы и гнезда (штекерные и гнездовые)

Розетки редко бывают изолированными; они работают в паре с соответствующим набором контактов.

• Штыревой разъем (папа). Ряд или сетка контактов, часто расположенных на расстоянии 2.54 мм (0.1 дюйма друг от друга), припаянных к одной плате или компоненту.
• Розетка / гнездо (гнездо). Соединительная часть с контактами, к которым подключаются эти штыри.

Такое сочетание позволяет создавать соединения между платами (на одной плате находится разъем, на другой — гнездо), соединения между проводами (проводное гнездо подключается к разъему) и штабелируемые конструкции, такие как дочерние платы и экраны. В тех случаях, когда гибкое соединение предпочтительнее жесткого соединения типа «штырь-гнездо», разработчики иногда выбирают... гибкая печатная плата или жесткая гибкая доска Вместо этого, но для разъемных, обслуживаемых соединений стандартным является соединение штифт-гнездо.

Разъемы для микросхем (DIP, PLCC и ZIF)

Одно из основных применений разъемов — это размещение интегральных схем без пайки самих микросхем.

• DIP-гнезда для микросхем с двухрядным подключением — классический вариант для микроконтроллеров и логических схем.
• Разъемы PLCC для корпусов микросхем с выводами.
• гнезда с обработанными контактами с точными круглыми гнездами для надежной фиксации микросхем.
• Разъемы ZIF (с нулевым усилием вставки) для микросхем, которые часто заменяются, например, при программировании.

Разъемы для микросхем позволяют заменить чип в случае его выхода из строя, перепрограммировать его вне платы или заменить во время разработки, не прибегая к паяльнику. Они ценятся в прототипировании, в конструкциях с возможностью замены в полевых условиях и в любых ситуациях, когда микросхема может быть изменена. Недостатком является немного большая высота платы и дополнительный контактный интерфейс, поэтому они используются там, где возможность замены оправдана.

Технические характеристики штыревых разъемов печатной платы

Выбор сокета подразумевает согласование нескольких параметров с приложением.

Особое внимание следует уделить циклам нанесения покрытия и сопряжения: для разъема, который будет многократно подключаться и отключаться, лучше подходят позолоченные контакты, которые сохраняют низкое и стабильное контактное сопротивление на протяжении многих циклов, тогда как оловянные контакты подходят для соединений, выполняемых лишь несколько раз. Номинальный ток также должен соответствовать нагрузке, что стоит проверить, сопоставив его с конструкцией дорожек и контактных площадок. обзор дизайна.

Распространенные размеры и форматы штыревых разъемов

Штыревые разъемы выпускаются в различных стандартных форматах, и знание этих форматов помогает при выборе и поиске поставщиков.

Формат 2.54 мм является наиболее распространенным и используется для перемычек, разъемов на отладочных платах и ​​многослойных дочерних плат, в то время как более мелкие шаги подходят для более плотной компоновки плат и мезонинных плат. Разъемы для микросхем составляют отдельную категорию для съемных чипов. Выбор широко распространенного стандартного формата упрощает поиск и замену компонентов, а подтверждение точной детали и посадочного места является частью подготовки файлов для сборки. изготовление.

Контакты разъема, изготовленные механическим способом, и контакты, изготовленные методом штамповки.

Розетки выпускаются с двумя вариантами конструкции широких контактов, и это различие влияет на надежность и стоимость.

В разъемах с обработанными контактами используется прецизионно выточенный цилиндр, который надежно фиксирует контакт и выдерживает множество вставок, что делает их предпочтительным выбором для надежных разъемов для микросхем и сложных соединений. Штампованные контакты менее точны, но значительно дешевле и вполне подходят для многих типов разъемов и общего применения на печатных платах. Выбор сводится к балансу между надежностью и стоимостью для конкретной задачи.

Разъемы для сквозного монтажа и разъемы для поверхностного монтажа

Как и другие разъемы, гнезда устанавливаются либо через плату, либо на ее поверхность.

• Сквозное отверстие. Выводы проходят через металлизированные отверстия и припаиваются; они обладают высокой механической прочностью и хорошо выдерживают усилия, прилагаемые к разъему.
• Поверхностный монтаж. Припаивается к контактным площадкам; имеет низкий профиль и удобен для оплавления, но полагается на силу припоя для обеспечения сцепления.

Поскольку при подключении и отключении многократно воздействует механическое усилие, сквозной монтаж является распространенным для разъемов и штырьков, которые часто соединяются, так как сквозные соединения хорошо противостоят нагрузке. Версии для поверхностного монтажа используются там, где это предпочтительно с точки зрения профиля или процесса сборки, иногда с дополнительной механической фиксацией. Выбор способа монтажа влияет на габариты, создаваемые при производстве печатных плат.

Как выбрать и расположить контакты в гнезде

Несколько этапов проектирования позволяют сделать соединение через разъем надежным и безошибочным.

• Соответствует площади основания точно по деталям, включая шаг резьбы, количество рядов и способ крепления.
• Добавить поляризацию или ключевое изображение Поэтому ответную часть нельзя вставить наоборот или со смещением.
• Планируйте механическую фиксацию (защелки или фрикционные защелки) для соединений, которые должны надежно удерживаться на месте.
• Отметьте контакт номер один и укажите его ориентацию. Чётко видно на шелкографии.
• Разрешить вход и вывоз мусора. для ответного разъема и любого хода при вставке.

Поляризация — это деталь, которую чаще всего упускают из виду, а неправильно установленный разъем может повредить плату, поэтому маркировка контактов или четкая ориентационная метка очень важны. Такие моменты, как точность и надежность крепления контактных площадок, — это именно то, что проверяется при анализе проекта, и они органично вписываются в общую концепцию. крупносерийная сборка после того, как обустроится.

Разъемы и пайка: когда использовать каждый метод?

Розетки обладают большой мощностью, но не всегда являются правильным решением.

• Используйте розетку, когда Для дочерних плат и модулей, для разъемов программирования и отладки, а также для прототипирования, компонент должен быть съемным или модернизируемым (память, микроконтроллеры).
• Пайка производится непосредственно при Стоимость и плотность имеют решающее значение при больших объемах производства, когда первостепенное значение имеет надежность при ударах и вибрации, или когда постоянное соединение просто предпочтительнее.

Главный компромисс заключается в том, что разъем добавляет съемный контактный интерфейс, что удобно, но также является еще одной потенциальной точкой прерывистого контакта при вибрации или с течением времени. Для ремонтопригодных и опытно-конструкторских разработок преимущество очевидно; для герметичных, высоконадежных или экономичных серийных изделий пайка детали часто является лучшим выбором. Согласование этого решения с ресурсом и потребностями изделия является частью грамотного проектирования.

Разъем для штырьков — это гнездо, которое превращает паяное соединение в подключаемое, в паре с соответствующим разъемом и доступно в виде разъемов для микросхем, межплатных соединителей и многого другого. Подберите шаг контактов, ток, покрытие и циклы сопряжения в соответствии с требованиями задачи, выберите обработанные или штампованные контакты для баланса надежности и стоимости, и используйте разъемы только там, где это оправдано возможностью снятия. Вы можете узнать больше. о компании Highleap Electronics а также наши услуги по изготовлению и сборке.

Часто задаваемые вопросы

Что такое контактный разъем на печатной плате?

Это гнездо, пружинные контакты которого захватывают штырьки, вставленные в него, — гнездовая часть штыревого соединения. Оно позволяет подключать и отключать компоненты, платы или микросхемы без пайки, поддерживая межплатные соединения, подключаемые модули и съемные микросхемы.

В чём разница между разъёмом и гнездом?

Штырь — это штырьковая часть, представляющая собой ряд или сетку контактов, а гнездо (гнездо) — это гнездовая часть, в которую вставляются эти контакты. Они спроектированы как парные соединительные элементы: штырь на одной плате или компоненте вставляется в гнездо на другой. Вместе они образуют съемное соединение между платами, проводами и платами или модулями.

Для чего используются разъемы для микросхем?

Разъемы для микросхем позволяют размещать интегральные схемы без пайки самого чипа, поэтому его можно заменить в случае выхода из строя, перепрограммировать вне платы или заменить в процессе разработки. К распространенным типам относятся DIP, PLCC, разъемы с обработанными контактами и разъемы с нулевым усилием вставки (ZIF). Они ценятся в прототипировании и в конструкциях с возможностью замены в полевых условиях.

Каков стандартный шаг контактов в гнезде?

2.54 мм (0.1 дюйма) — это классический, наиболее распространенный шаг, широко используемый для разъемов и гнезд для микросхем. Более мелкие шаги, такие как 2.0 мм, 1.27 мм и меньше, используются в более компактных конструкциях. Подберите шаг разъема в соответствии с требуемой плотностью размещения компонентов на плате.

В чём разница между контактами, изготовленными механическим способом, и контактами, изготовленными методом штамповки?

Контакты, изготовленные методом механической обработки (токарной обработки), используют прецизионный круглый цилиндр, который прочно захватывает штырь и выдерживает множество вставок, что делает их надежными, но более дорогими. Контакты, изготовленные методом штамповки и формовки, представляют собой упругий металлический элемент, менее точный, но более дешевый и подходящий для многих общих применений. Выбор следует делать, исходя из требований к надежности и стоимости.

Какие розетки должны быть сквозными или поверхностного монтажа?

Монтаж в отверстиях является распространенным для разъемов и штырьков, поскольку соединения выдерживают многократные механические нагрузки при подключении и отключении. Варианты для поверхностного монтажа имеют меньший профиль и подходят для сборки методом оплавления, но для обеспечения прочности соединения используются паяные соединения, иногда с дополнительной фиксацией. Выбор зависит от механических требований и процесса сборки.

В каких случаях следует устанавливать компонент в разъем, а не паять его?

Разъем используется, когда компонент должен быть съемным или модернизируемым, например, для дочерних плат и модулей, разъемов для программирования и отладки, а также для прототипирования. Прямая пайка важна, когда при массовом производстве имеют значение стоимость и плотность, или когда первостепенное значение имеет надежность при ударах и вибрации, поскольку разъем добавляет отделимый контактный интерфейс, который является еще одной потенциальной точкой прерывистого контакта.

Какой формат штырьков и гнезд является наиболее распространенным?

Шаг выводов 2.54 мм (0.1 дюйма) является наиболее распространенным и широко используемым для разъемов, перемычек, гнезд для микросхем и многослойных дочерних плат. Более мелкие шаги, такие как 2.0 мм и 1.27 мм, подходят для более компактных межплатных и мезонинных соединений. Выбор стандартного формата упрощает поиск поставщиков и поиск альтернативных вариантов.

Снижает ли использование разъемного соединения надежность?

Это добавляет разъемный контактный интерфейс, что является еще одним местом, где может возникать прерывистый контакт под воздействием вибрации или с течением времени, поэтому для изделий, критически важных с точки зрения ударов и вибрации, или герметичных изделий, пайка обычно более надежна. Хорошее покрытие, достаточная сила контакта и качественный разъем снижают риск там, где требуется возможность демонтажа.

Какое покрытие должно быть у контактов штырькового разъема?

Покрытие золотом поверх никеля предпочтительнее для соединений, которые многократно соединяются и разъединяются, или в случаях, когда важно низкое, стабильное контактное сопротивление, поскольку оно устойчиво к коррозии и износу. Лужение более экономично и подходит для соединений, которые соединяются лишь несколько раз. Выбор покрытия следует производить в соответствии с ожидаемым количеством циклов соединения и используемым сигналом или питанием.