相信我:看了本文,你就会选板对板连接器了!

电子设备的外形日趋紧凑,也就推动了小型化、高密度互连方案的发展,板对板连接器就是其中一个很重要的技术选项。

“”

与我们常见的带有线缆组件的互连系统不同,板对板连接器是直接通过连接器的针脚将不同的PCB电路板连接在一起,实现电源、信号与数据的传输,由于没有额外的线缆,且是通过电路板之间的堆叠实现互连,因此在提升电子设计的空间利用率,减少系统体积方面优势明显。

在电子产品开发时,当你面对以下的设计需求,就可以考虑采用板对板连接器。

多功能

随着电子系统迭代升级中功能日益丰富,越来越多的外设功能模块需要和主板相连接,板对板连接器是一种十分便利、可扩展的互连方案——如果你拆解一部智能手机,对这一点就会有更直观的认识。

小型化

如果你的设计对于占位面积十分敏感,板对板连接器堆叠式的互连方式可以让你充分利用垂直方向上的空间,让整体设计更为紧凑。

灵活度

在做电子系统PCB设计时,如果将所有的电路都放在一个PCB上,会增加设计的复杂性,而将一块“大”板子化整为零,分割成几块“小”PCB去设计,再通过板对板连接器互连为一个整体,会让设计工作大为简化,灵活度也会显著提升。

经济性

一个高密度的更“大”的PCB电路板也会在生产和测试上带来额外的成本,因此将系统设计成几个相互连接的中密度板,是更经济的选择。

正是因为契合了电子产品设计的发展趋势,且能够为开发者带来益处,所以板对板连接器的应用越来越广泛。为了满足这一市场趋势,主流的连接器厂商大都将板对板连接器作为一个重点的产品线,提供多样化的产品组合。

板对板连接器的选型

但是产品多了,选型时需要花费的时间和精力也会相应地增加,因此对于板对板连接器的选型要素进行梳理,找到一些规律,也就很有必要了。

归纳起来,在板对板连接器的选型时,需要从以下几个维度去进行考量:

01、规格和尺寸

针脚数和针脚间距自然是连接器选型时最基本的两个参数,前者体现的是连接器的互连“能力”,后者反映的则是互连的密度。需要注意的是,如果是贴片式的板对板连接器,针脚数不宜过多,在贴片工艺中焊接时的高温可能会导致连接器外壳的变形,容易造成引脚虚焊。

此外,连接器的“三围”尺寸也很重要,对于板对板连接器来说,其配接(配对)高度尤为重要,因为这直接关系到板对板连接所占用的垂直方向上空间的大小,即你最终的设计够不够“薄”。

02、电气性能

板对板连接器的电气性能参数主要包括:最大载流、最大电压、接触电阻、绝缘电压和电阻以及抗电强度等。其中接触电阻直接关系到连接性能的优劣,理论上是阻值越低越好,针对小信号及高速信号传输的应用场景,连接器厂商通常会推出镀金的版本。

03、机械结构

优化的机械架构,一方面可以确保连接器连接的稳固性和紧密的电气连接,另一方面也会通过在连接器外形上的极化设计,防止操作时的错配。这方面有很多小的设计细节,每个连接器产品也都会有自己的小“妙招”,需要在选型时仔细观察。

04、使用环境

板对板连接器的选型,还需要特别注意其使用的环境,是否有耐湿、耐盐雾、耐高温、阻燃防火等方面的需要,这对外壳材料、触点镀层、密封性等都会有特殊的要求。有时连接器厂商会专门针对恶劣环境应用推出特别的“高防护等级”产品。另外在工业、汽车等一些对抗振动冲击性能有较高要求的场合,可能还需要专门的稳定保持机制。

如果掌握了以上这些选型要领,再去观察市面上的板对板连接器,就会发现虽然它们林林总总、型号繁多,但基本上都是在这几个维度上进行调整和变化,并形成不同的产品线,适应特定应用的需要。

选型案例分析

我们举个例子,比如Molex公司专为小型化应用而设计的SlimStack 板对板连接器,就依据不同的针脚间距和数量、配接高度、外形尺寸等细分成多个系列,方便用户根据使用空间、连接密度、电气性能和环境要求等进行选择。

“图1:Molex的SlimStack板对板连接器(图源:Molex)"
图1:Molex的SlimStack板对板连接器(图源:Molex)

图2是按照针脚间距划分的SlimStack 板对板连接器的类型,可以看到配接高度低、外形宽度窄是SlimStack 板对板连接器的共性,因此它特别适合于汽车、工业、医疗和移动设备行业中的紧凑型应用。

“图2:Molex的SlimStack板对板连接器的分类(图源:Molex)"
图2:Molex的SlimStack板对板连接器的分类(图源:Molex)

我们再具体到SlimStack 板对板连接器中的一个子系列——0.635mm间距系列连接器,来看看它的性能特质和选型。

从规格和尺寸上看,0.635mm间距系列连接器提供了相同的针脚间距和外形宽度,而在针脚数量(20至240路)和配接堆叠高度上(6.00至16.00mm)形成差异化,提供不同的产品版本,以适应不同应用场景的需要,为设计提供了灵活性。

“图3:0.635mm间距SlimStack板对板连接器的外形(图源:Molex)"
图3:0.635mm间距SlimStack板对板连接器的外形(图源:Molex)

在电气性能上,0.635mm间距SlimStack 板对板连接器在触点部分采用了镀金工艺,使得接触电阻低至40~70mΩ,确保了电气连接的可靠性。

机械结构上,0.635mm间距产品有两个比较鲜明的特点:一个是触点的配接部分很长,增大了接触面积,保证了配接时电气连接的稳固性;另一个是外形上的极化设计,避免了错误配接情况的发生。

“图4:0.635mm间距SlimStack板对板连接器的机械结构上的特点(图源:Molex)"
图4:0.635mm间距SlimStack板对板连接器的机械结构上的特点(图源:Molex)

在使用环境上,该系列板对板连接器产品插座和插头的外壳都采用了LCP材料,其阻燃性达到了UL-94V-0标准,工作温度为-55至+105℃,可以满足汽车雷达和信息娱乐系统、家用电器、工业控制、医疗监护设备等领域很多应用场合的要求。

上述的这些特性,可以说是0.635mm间距SlimStack 板对板连接器的共性,了解了它们,在同一系列中的选型就变得简单了——只要对照下面这张表格,根据设计需求,选择相应的配接高度和针脚数量,就可以快速锁定所需的板对板连接器了。

“图5:0.635mm间距SlimStack板对板连接器选型指南(图源:Molex)"
图5:0.635mm间距SlimStack板对板连接器选型指南(图源:Molex)

总之,电子设计的小型化使得板对板连接器的应用越来越广泛,但日益纷繁的产品未免让人眼花缭乱,不过掌握了选型的几个关键维度,就可以快速判断出一个板对板连接器产品系列的特性优劣,然后通过几个基础规格参数的筛选找到最合适的那个「Mr. Right」。

如果你在选型中还想走一条捷径,Molex的SlimStack板对板连接器就是一个不错的选择,利用本文中介绍的选型“套路”,你可以迅速地从SlimStack丰富的产品组合中淘到“真金”。

了解Molex的SlimStack板对板连接器

>>点击这里<<

推荐阅读