探究“防振抗壓”的浮動(dòng)板對(duì)板連接器
出處:貿(mào)澤電子 發(fā)布于:2021-08-10 14:27:53
想要在PCB之間實(shí)現(xiàn)高可靠、高性能的互連,板對(duì)板連接器是一個(gè)重要的解決方案。但是經(jīng)驗(yàn)告訴我們,越是這種高密度的互連,連接的界面也就更“嬌氣”,一旦其電氣連接或機(jī)械結(jié)構(gòu)受到什么損傷,就很可能會(huì)造成性能上的劣化。對(duì)于板對(duì)板連接器來(lái)說(shuō),振動(dòng)和壓力就是對(duì)互連系統(tǒng)造成損傷的一個(gè)很重要的原因,對(duì)此需要嚴(yán)防死守。
在實(shí)際應(yīng)用中,可能施加在板對(duì)板連接器上的振動(dòng)和壓力,主要來(lái)自于以下幾個(gè)方面:
首先是外部環(huán)境。比如在汽車和工業(yè)等應(yīng)用中,比較復(fù)雜和惡劣的工作環(huán)境會(huì)對(duì)連接器造成沖擊和振動(dòng),這很容易理解。
其次是來(lái)自于系統(tǒng)內(nèi)部的振動(dòng)源,比如工業(yè)應(yīng)用中的電機(jī)。而且隨著電機(jī)應(yīng)用的擴(kuò)展,在許多消費(fèi)類應(yīng)用中,如洗衣機(jī)、洗碗機(jī)、攪拌機(jī)等,也需要考慮持續(xù)振動(dòng)的影響。
再有就是連接器的裝配和配接。在這個(gè)過(guò)程中,公差或PCB板形變等因素,也會(huì)對(duì)板對(duì)板連接器產(chǎn)生應(yīng)力,成為連接可靠性的隱患。
對(duì)于振動(dòng)和壓力,標(biāo)準(zhǔn)板對(duì)板連接器的應(yīng)對(duì)策略主要是“硬扛”,比如采用優(yōu)化的機(jī)械結(jié)構(gòu)、電氣性能、加強(qiáng)的鎖定裝置等,這樣可以在很多場(chǎng)景中確保振動(dòng)和壓力條件下的穩(wěn)固連接。但是如果是面對(duì)連續(xù)的振動(dòng)和壓力,由于標(biāo)準(zhǔn)連接器引腳是直接焊接在PCB上,長(zhǎng)時(shí)間的應(yīng)力和連續(xù)的運(yùn)動(dòng) 終會(huì)導(dǎo)致觸點(diǎn)機(jī)械結(jié)構(gòu)的形變或者導(dǎo)體接觸面的磨損,進(jìn)而造成觸點(diǎn)表面氧化或接觸不良,使得連接器的性能大打折扣。
解決這個(gè)難題,就需要一種特殊設(shè)計(jì)的板對(duì)板連接器登場(chǎng)了,這就是浮動(dòng)板對(duì)板連接器。
認(rèn)識(shí)浮動(dòng)連接器
浮動(dòng)連接器與標(biāo)準(zhǔn)板對(duì)板連接器關(guān)鍵的差異在于,其內(nèi)部配備了彈簧機(jī)構(gòu),當(dāng)連接器在X軸和Y軸方向上移動(dòng)時(shí),產(chǎn)生的應(yīng)力由彈簧來(lái)承受,這樣就可以有效保護(hù)連接器的觸點(diǎn)和焊點(diǎn),確保在不利的條件下也可以實(shí)現(xiàn)可靠的配接。
有些浮動(dòng)板對(duì)板連接器,除了可以承受X軸和Y軸水平方向上的位移,還允許在Z軸這個(gè)垂直方向上的位移,這有利于調(diào)節(jié)和吸收由于電路板彎曲或安裝不當(dāng)而產(chǎn)生的應(yīng)力,進(jìn)一步提升浮動(dòng)板對(duì)板連接器的抗震耐壓能力。
不難想象,采用浮動(dòng)板對(duì)板連接器之后,可以為產(chǎn)品設(shè)計(jì)帶來(lái)諸多益處:
1
便于裝配
由于浮動(dòng)板對(duì)板連接器可以在PCB的裝配和維修過(guò)程中吸收掉因錯(cuò)位或公差產(chǎn)生的外力沖擊,可以防止焊點(diǎn)因應(yīng)力而發(fā)生斷裂。這個(gè)特性也使其與PCB自動(dòng)化裝配工藝有更佳的兼容性;而且對(duì)于在一個(gè)PCB上包括多個(gè)板對(duì)板連接器的情況,由于無(wú)需考慮公差補(bǔ)償,處理起來(lái)也會(huì)更容易。
2
可靠配接
浮動(dòng)板對(duì)板連接器能夠減少外部沖擊和振動(dòng)的影響,在具有挑戰(zhàn)性的環(huán)境下具有更好的可靠性。同時(shí),一定的浮動(dòng)范圍也有助于在盲配的情況下仍然實(shí)現(xiàn)正確連接。
3
成本優(yōu)化
正是因?yàn)榭梢灾С置げ逡约白詣?dòng)化的裝配,具有對(duì)復(fù)雜環(huán)境的“耐受性”,使用了浮動(dòng)板對(duì)板連接器就可以避免在設(shè)計(jì)中采用更高成本的柔性印刷電路板,有利于優(yōu)化整體的系統(tǒng)成本。
SlimStack FSB系列浮動(dòng)連接器
通過(guò)上面的介紹,相信大家對(duì)于浮動(dòng)板對(duì)板連接器已經(jīng)有了深入的了解。不過(guò)要知道,板對(duì)板連接器本身就是一種在小型化、連接密度、性能等方面有較高追求的互連系統(tǒng),在這基礎(chǔ)上再疊加上一個(gè)“可浮動(dòng)”的特性,這在連接器的設(shè)計(jì)和制造上都是一個(gè)頗具挑戰(zhàn)的“技術(shù)活”。
一個(gè)能夠被市場(chǎng)和用戶廣泛認(rèn)可的浮動(dòng)板對(duì)板連接器是如何打造出來(lái)的?下面我們就通過(guò)Molex的一款經(jīng)典產(chǎn)品來(lái)做個(gè)說(shuō)明。
Molex FSB系列SlimStack板對(duì)板連接器包括FSB3和FSB5兩個(gè)子系列,它們支持高達(dá)6Gbps的高速傳輸速率,同時(shí)可以在X、Y和Z軸方向上分別提供±0.30mm(FSB3系列)和±0.50mm(FSB5系列)的浮動(dòng)范圍。這使其可在汽車、工業(yè)和消費(fèi)類行業(yè)中獲得廣泛的應(yīng)用。
下面,我們以FSB5為例,深入到FSB系列板對(duì)板連接器的內(nèi)部一探究竟。從圖4中,我們可以看到插頭側(cè)的端子彈簧部件,這就是支持“浮動(dòng)”的關(guān)鍵所在。在Z方向,對(duì)于接觸位置的位移,也會(huì)有一定的容差能力來(lái)消除未對(duì)準(zhǔn)造成的影響。
在支持較大浮動(dòng)范圍的同時(shí),F(xiàn)SB系列SlimStack板對(duì)板連接器在小型化方面表現(xiàn)也十分搶眼——FSB3和FSB5都具有0.40mm的引腳間距,配接后的高度、長(zhǎng)度和寬度這三個(gè)數(shù)值,在板對(duì)板浮動(dòng)連接器市場(chǎng)都頗具競(jìng)爭(zhēng)力。
在其他方面,SlimStack FSB系列浮動(dòng)連接器也是秉承了Molex板對(duì)板連接器產(chǎn)品的諸多優(yōu)異的特性,比如采用鍍金工藝、低至80mΩ的接觸電阻、支持多達(dá)30次插拔、采用低鹵素材料等。特別值得一提的是,該連接器支持高達(dá)125℃的工作溫度,這在要求高可靠性的應(yīng)用中是一個(gè)明顯的優(yōu)勢(shì)。
除了SlimStack FSB系列浮動(dòng)連接器,Molex提供的0.635mm間距浮動(dòng)連接器也是一款值得關(guān)注的產(chǎn)品。它可以支持在X軸和Y軸上高達(dá)0.70mm的浮動(dòng)范圍、6.2Gbps的數(shù)據(jù)傳輸速率、50次的插拔……對(duì)于那些在水平方向上有更高“浮動(dòng)”要求的高速、高可靠應(yīng)用,是一個(gè)理想的選擇。
總之,作為板對(duì)板連接器中的一個(gè)特殊形態(tài)的產(chǎn)品,浮動(dòng)連接器憑借自身出色的配接“容差”特性,在那些需要應(yīng)對(duì)持續(xù)振動(dòng)和壓力的應(yīng)用中發(fā)揮著不可替代的作用。需要這種特性的應(yīng)用,也正逐漸從汽車和工業(yè)領(lǐng)域,向更廣闊的消費(fèi)電子領(lǐng)域拓展,這也決定了未來(lái)浮動(dòng)板對(duì)板連接器將迎來(lái)更大的發(fā)展空間!
Molex的SlimStack FSB系列浮動(dòng)連接器正好可以滿足這一應(yīng)用發(fā)展大趨勢(shì),如需了解更多的產(chǎn)品信息,請(qǐng)?jiān)L問(wèn)以下貿(mào)澤電子網(wǎng)站上的產(chǎn)品專頁(yè)。
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