Integracija na nivoju sistema, PCB in integriranega vezja je eden najzanimivejših pojavov današnjih modelov elektronike.
S tesnejšo integracijo se povečuje potreba po večjih fizičnih povezavah med komponentami, napravami, ploščami, ploščami ali zunanjimi kabli. Zanesljivo povezovanje elektronskih sistemov je glavna naloga, zlasti ko gre za zahtevne aplikacije v vesoljski, vojaški in industrijski uporabi.
Za avtonomne avtomobile in brezpilotne letalnike bodo v prihodnosti potrebni ne le zanesljivi in trpežni medsebojni povezavi, temveč tudi kompaktni in lahki koncepti za mehansko oblikovanje. V primerjavi z visoko zanesljivimi priključki originalni krožni bajonet ohranja svojo nišo, vendar v mnogih aplikacijah miniaturizacija in kompaktnost zahtevata manjše in lažje različice priključkov.
Vse večja je potreba po sistemih, ki lahko delujejo v težkih okoljih, kar prispeva tudi k izvedbi konektorjev, ki so omejeni na nekaj gramov teže. Aerospace je morda najbolj kritična aplikacija pri zmanjševanju teže. En primer je program poceni in lahkih mini satelitov CubeSat, ki ga je leta 1999 odprla Univerza Stanford. Morajo nositi mase do 1,33 kg na 10 cm3.
Postopek izbire
Elektromehanski konektorji so vse bolj zapleteni in ustrezajo dolgemu seznamu specifikacij, kot so vodenje enosmernega toka, napetost, izolacija in kontaktni upor, izguba vstavitve pri določeni frekvenci, navzkrižni pogovor med vodniki, induktivnost med vodniki, medsebojna kapacitivnost in mehanska vstavitev in umikajoče sile.
Vse večji pomen imajo okoljske specifikacije, kot so delovna temperatura, vlaga, udarci, vibracije, nadmorska višina in odpornost proti običajnim kemikalijam.
Zasnova in izdelava konektorjev je zato prerasla v polje za strokovnjake s slovesom zagotavljanja celovitosti signala in moči.
Kakšni so izzivi?
Za premagovanje izzivov, s katerimi se zdaj spopadajo mehanski konektorji, proizvajalci namestijo več stičnih točk. To prinaša stopnjo mehanske skladnosti, da se zagotovi, da se določene nizke kontaktne odpornosti in induktivnosti ohranjajo pod pogoji mehanske deformacije, udarcev in vibracij.
Pri zasnovi konektorja je največ pozornosti zagotavljanje zanesljivega mehanskega vmesnika z minimalno fizično in električno prekinitvijo. Slabi primeri bi bili napajalne točke DC ali neusklajenosti ali izgube AC napetosti pri visoko frekvenčnih prenosih.
Zgodovina oblikovanja konektorjev je polna poskusov iznajdljivosti, a ko se miniaturizacija, integracija in sočasno zmanjšanje dimenzij konektorjev nadaljujejo, se pojavljajo novi izzivi.
Twist pin kontakte je enostavno priključiti in izklopiti
Preprosta rešitev za nizkofrekvenčne aplikacije za signalizacijo in prenos moči se nahaja v tehnologiji twist-pin, ki jo ponuja Cinch. Na voljo je v številnih stilih serije Dura-Con (slika 1).
Ideja je, da zlepimo sedem pramenov pozlačene berilijev-bakrene žice, jih na konici zvarimo in mehansko razširimo, tako da tvorijo kletko s sedmimi kontaktnimi točkami, ki so na voljo na obodu spojne samice.Ta zasuk z dvojnim zatičem se uporablja v pravokotnem priključku Dura-Con in Micro-D (MIL ‑ DTL-83513). Micro-D (slika 2) je konfiguriran kot tračni konektor z minimalno prostornino in težo, do 60 linijskih povezav z nagibom do 1,27 mm. Postopek vstavljanja razširi kletko s pozitivnim delom za brisanje. Umik sklene kletko, zato sila umika ostane nizka. To zmanjšuje tudi mehansko obremenitev ožičenja do konektorja.
Druga rešitev je tehnologija stiskanja, imenovana CIN :: APSE (slika 3). Je nadaljevanje ideje o zagotavljanju več povezav z diskretnim svežnjem pozlačenih molibdenskih žic, ki so naključno vezane. To pomeni, da je na vsakem koncu od sedem do 11 kontaktnih točk, ki se naredijo z dotikom paritvene plošče na togi ali prilagodljivi PCB ali polprevodniški napravi.
Snop je vstavljen v patentirano odprtino v obliki peščastega stekla v izolacijskem ohišju polimera s tekočimi kristali. Ciljne aplikacije vključujejo povezovalne vmesnike med PCB-ji ali PCB-napravami za zemeljsko omrežje (LGA) (kot so asics in CPU-ji). Število I / O pin lahko preseže 7000 pri nagibu do 1,0 mm.
Stiki Dura-Con Twist-Pin so na temperaturni temperaturi od -55 ° C do 35135 ° C. Vsak stik lahko nosi 3A pri napetosti 600 V na morju. Kontaktni upor je največ 8mΩ. Nazivne na 170 g in največ 11,33 g (6,0 unče in 0,4 unče) največ, sile vstavljanja in umika imajo razmerje več kot 10: 1.
To je posledica razteznega in krčenja učinka kletke. Ta kontakt se lahko uporablja v aplikacijah, ki potrebujejo nadzorovano diferenčno impedanco, z ustreznimi kabli za visoko celovitost signala. Preizkusi psevdo naključnega binarnega zaporedja (PRBS) s hitrostjo podatkov 1,25 Gbps so dokazali to zmogljivost, meritve refleksometrije časovne domene (TDR) pa so potrdile diferenčno impedanco 100Ω.
Pri 1,0 mm (0,04-palčnem) razmiku je stiskalni stik CIN :: APSE ocenjen na 3A do 6A. Dielektrični zdrži 500 V DC na ravni morja, delovna temperatura je od -60 ° C do +105 ° C. Stopnja sunka je 100G, če šok testi na določenih aplikacijah dosežejo 22.000G in zdržijo temperature do -200 ° C. Frekvenčni razpon doseže do 50GHz, izguba vstavitve pa -0,2dB pri 10GHz in le -1,2dB pri 20GHz.
Nekatere druge pomembne značilnosti zasnove vključujejo zelo nizke vrednosti presledka med stiki, manjše od -25dB. Povratna izguba se meri na -19dB pri 10GHz, kontaktna upornost pa je manjša od 10mΩ z induktivnostjo, manjšo od 0,5nH.
Slika 4: CIN :: APSEkonektorji za asics,
interposers in RF interposers
Stik CIN :: APSE je na voljo z parjeno višino 0,8 mm ali 0,032 palcev, učinkovito dolžino pa lahko podaljšate z različnimi možnostmi distančnikov in batnikov, ki so integrirani v dolžino kontakta konektorja. Na ta način lahko razmaknete razdalje do 25,4 mm (en palec). Ko je kontakt vgrajen med dvema batoma, je mehansko zaščiten pred rokovanjem s poškodbami. Tehnologija deluje najbolje, če se stiskalni sistem uporablja za zagotavljanje enakomernega tlaka skozi kontaktni niz. To je mogoče doseči z razporeditvijo plošč, vzmeti in vijakov, kot se lahko uporabijo za zaključek fleksibilnega vezja na PCB ali običajnega sistema LGA z zgornjo hladilno ploščo in spodnjo podporno ploščo med LGA in PCB. Pritrdil bi ga z vijaki z nadzorovanim zaustavljanjem in vzmetmi z določeno hitrostjo, da bi zagotovili enakomerno porazdelitev tlaka.
Različice postavitev stikov po meri se lahko konfigurirajo glede na zahteve strank, skupaj s celotno zasnovo sistema stiskanja.
Ker so majhne velikosti, visoka gostota in zanesljiv povezovanje v sodobnih aplikacijah nadomestile enostavne priključke s trenjem - ki očitno ne zadostujejo za trenutna opravila - lahko konektorska tehnologija, opremljena z večkontaktnim terminalom, zagotavlja optimalno delovanje od DC do več deset GHz.
