板對(duì)板連接器

在當(dāng)今電子產(chǎn)品的互連系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，板對(duì)板連接器憑借其小型化、小型化、高密度、經(jīng)濟(jì)性和支持多功能的特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用。在各個(gè)連接器廠商的產(chǎn)品規(guī)劃中，板對(duì)板連接器也當(dāng)仁不讓地占據(jù)著重要的位置，同類(lèi)的產(chǎn)品也是層出不窮。

對(duì)于開(kāi)發(fā)者來(lái)說(shuō)，每次板對(duì)板連接器的選型，就像是一次“選秀”，需要從紛繁的物料中“海選”出自己所需的產(chǎn)品，形成最優(yōu)的解決方案，這對(duì)開(kāi)發(fā)者的經(jīng)驗(yàn)和技巧無(wú)疑是一次考驗(yàn)。

選型考量因素

作為一個(gè)有經(jīng)驗(yàn)的“評(píng)委”——也就是參與選料的開(kāi)發(fā)者——其實(shí)在面對(duì)板對(duì)板連接器的時(shí)候，心中對(duì)于“理想之選”都會(huì)有一個(gè)基本的輪廓，會(huì)從產(chǎn)品的基本能力和特殊“才藝”上綜合評(píng)估，來(lái)做出正確的決策。如果將這些選料時(shí)重點(diǎn)考慮的因素拉一個(gè)清單，大抵有以下幾個(gè)方面：

板對(duì)板連接器選型要素

# 高性能：這是板對(duì)板連接器最基本的能力要求。對(duì)于信號(hào)連接器來(lái)講，數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俾适亲铌P(guān)鍵的指標(biāo)；而對(duì)于電源連接器，一般最關(guān)注的是每個(gè)觸點(diǎn)的電流承載能力，這些特性參數(shù)關(guān)系到最終的系統(tǒng)功能是否能夠達(dá)到設(shè)計(jì)規(guī)格的要求。# 小型化：這一點(diǎn)是板對(duì)板連接器固有的優(yōu)勢(shì)，因此在這方面誰(shuí)能夠精益求精，更上一層樓，實(shí)現(xiàn)更高的連接密度，誰(shuí)就會(huì)顯得更“出位”。

采用更小的針腳間距是實(shí)現(xiàn)連接器小型化最常用的方法；與此同時(shí)，有實(shí)力的廠商也會(huì)在連接器的寬度和配接高度上進(jìn)行優(yōu)化，以確保產(chǎn)品的“三圍”都足夠緊湊。# 信號(hào)完整性：當(dāng)不同信號(hào)線之間存在（電感或電容）耦合時(shí)，就會(huì)發(fā)生串?dāng)_，從而對(duì)數(shù)據(jù)的信號(hào)完整性造成影響。數(shù)據(jù)傳輸速率越高，信號(hào)線路距離越近，信號(hào)完整性方面的挑戰(zhàn)也就越大。

由此可見(jiàn)，是否能夠處理好信號(hào)完整性問(wèn)題，是高速、高密度板對(duì)板連接器設(shè)計(jì)需要面對(duì)的重要課題。# 靈活性：在有限的空間內(nèi)，是否可以支持靈活地配置，以實(shí)現(xiàn)多種配置的互連需求（如信號(hào)+電源的混合連接），也是今天人們對(duì)于板對(duì)板連接器的一個(gè)很重要的訴求。# 工藝兼容性：板對(duì)板連接器的設(shè)計(jì)和材料，是否能夠滿足電子產(chǎn)品生產(chǎn)工藝的要求，與經(jīng)濟(jì)的量產(chǎn)工藝兼容，也是一個(gè)要考慮的因素。否則，即使產(chǎn)品的性能再優(yōu)異，也會(huì)因此限制其應(yīng)用領(lǐng)域的擴(kuò)展。

# 環(huán)境耐受性：如果說(shuō)傳輸速率、載流能力等指標(biāo)是板對(duì)板連接器的基本功，環(huán)境耐受性可以說(shuō)是產(chǎn)品的一種“特殊才藝”。在一些惡劣和復(fù)雜環(huán)境的應(yīng)用中，板對(duì)板連接器必須能夠經(jīng)受得住機(jī)械振動(dòng)和沖擊、極端工作環(huán)境、靜電放電（ESD）、插拔次數(shù)等方面的考驗(yàn)，確保安全、可靠的電氣連接。這方面能力的強(qiáng)弱，由相關(guān)的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)來(lái)界定，有些廠商也會(huì)在此基礎(chǔ)上執(zhí)行自己的測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)，提供高于行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品，以此彰顯實(shí)力，為客戶(hù)提供增值。

與眾不同的技術(shù)

實(shí)際上，對(duì)于上述這些板對(duì)板連接器的選型要素，各個(gè)連接器廠商也早已是心知肚明，因此在產(chǎn)品設(shè)計(jì)和制造中往往會(huì)注入一些“與眾不同”的技術(shù)，在對(duì)標(biāo)這些選型標(biāo)準(zhǔn)的同時(shí)，盡可能體現(xiàn)出自身產(chǎn)品的差異化，以求在眾多競(jìng)品中能夠脫穎而出。

Samtec在這方面就頗有心得。比如在其高速高密度板對(duì)板連接器中，就廣泛采用了Edge Rate端子系統(tǒng)——這是一種專(zhuān)為需要長(zhǎng)壽命的高速應(yīng)用而設(shè)計(jì)的端子，針對(duì)50Ω和100Ω的系統(tǒng)進(jìn)行了優(yōu)化，其表面經(jīng)過(guò)拋光而打造出了光滑的對(duì)接表面區(qū)域，與在切割邊緣上對(duì)接的沖壓端子相比，可減少磨損并提高端子的耐用性，從而延長(zhǎng)端子的使用壽命。這種獨(dú)特的設(shè)計(jì)也減少了插入力和拔出力，使得連接器可以用“拉鏈”方式進(jìn)行插拔。

另一方面，Edge Rate端子系統(tǒng)具有超小的平行表面積，因而減少了寬邊耦合和串?dāng)_，這對(duì)于提升連接器的信號(hào)完整性大有裨益。有了這一獨(dú)特技術(shù)的加持，Samtec的高速板對(duì)板連接器也就如虎添翼了。

Samtec的板對(duì)板連接器產(chǎn)品中，還有一個(gè)值得關(guān)注的特性，就是惡劣環(huán)境測(cè)試 （SET）。SET是Samtec的一項(xiàng)倡議，旨在測(cè)試某些超出典型行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范的產(chǎn)品，SET執(zhí)行的測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)超越了通行的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，這些額外的測(cè)試可以確保通過(guò)SET的產(chǎn)品能夠適應(yīng)工業(yè)、軍事、汽車(chē)和其他極端應(yīng)用的要求。

SET的測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)包括：

在100%相對(duì)濕度下插拔250次做耐久性測(cè)試

高海拔條件下的耐壓（DWV）測(cè)試：模擬海拔高度70，000英尺，300VAC持續(xù)60秒

在5kV、10kV和15kV下的靜電放電 （ESD） 測(cè)試

溫度在-65°C至+125°C間循環(huán)500次，每次持續(xù)30分鐘

機(jī)械沖擊40G，峰值沖擊持續(xù)11毫秒，半正弦

隨機(jī)振動(dòng)12Grms，5Hz至2000Hz，每軸1小時(shí)

完成了SET測(cè)試的產(chǎn)品，將被授予一個(gè)SET標(biāo)識(shí)（如圖2所示）。如果你需要為特殊環(huán)境應(yīng)用尋找一款板對(duì)板連接器，認(rèn)準(zhǔn)這個(gè)標(biāo)識(shí)就對(duì)了。

當(dāng)然，Edge Rate端子和SET標(biāo)準(zhǔn)只是Samtec應(yīng)用于板對(duì)板連接器的諸多技術(shù)中的兩個(gè)典型的范例，這些技術(shù)疊加在一起，成就了不少“綜合素質(zhì)”優(yōu)異的板對(duì)板連接器產(chǎn)品，使得它們?cè)诒姸喟鍖?duì)板互連方案中出類(lèi)拔萃，格外耀眼。

三款“明星”產(chǎn)品

今天我們就一起來(lái)認(rèn)識(shí)三款Samtec出品的、自帶“明星”氣質(zhì)的板對(duì)板連接器產(chǎn)品。

01

AcceleRate HD超高密度夾層料帶

纖細(xì)的外形，應(yīng)該是人們對(duì)這款板對(duì)板連接器最直接的印象。AcceleRate HD包括ADM6插頭（針腳）和ADF6插座，具有0.635mm的間距，纖薄的5mm寬度，以及低至5mm的堆疊高度，在這個(gè)緊湊的外形中，采用高密度的四排設(shè)計(jì)，每排10至60個(gè)針位——每排70至100針位的產(chǎn)品正在開(kāi)發(fā)中，也就是說(shuō)未來(lái)AcceleRate HD方案可以支持高達(dá)400個(gè)I/O，所謂“超高密度”可以說(shuō)是名副其實(shí)。

在傳輸速率方面，AcceleRate HD插頭和插座連接器與PCIe Gen 5兼容，支持高達(dá)56Gbps PAM4 （28Gbps NRZ） 的應(yīng)用，同時(shí)由于采用了Edge Rate端子系統(tǒng)，其在信號(hào)完整性方面也有相當(dāng)不錯(cuò)的表現(xiàn)。

由于采用了焊球（Solder ball）技術(shù)，AcceleRate HD的球柵陣列端接可以在回流焊工藝中自對(duì)齊，與主流電子裝配工藝兼容。 同時(shí)，該連接器開(kāi)放式的引腳區(qū)域設(shè)計(jì)也為靈活的接地和布線提供了便利?？梢哉f(shuō)，我們對(duì)于一款優(yōu)秀板對(duì)板連接器的基本要求，在這款互連解決方案身上都得以體現(xiàn)，并有上佳的表現(xiàn)。

02

SEARAY SEAF和SEAM連接器

這也是Samtec在高速高密度板對(duì)板連接器領(lǐng)域一個(gè)重要的產(chǎn)品系列，它們是具有1.27mm間距的網(wǎng)格陣列連接器，支持高達(dá)56Gbps的傳輸速度，采用7mm至17.5mm堆疊高度。SEAF和SEAM連接器同樣采用了Edge Rate觸點(diǎn)系統(tǒng)，因此具有低插入和拔出力，以及出色的耐用性和信號(hào)完整性。

SEARAY SEAF和SEAM連接器還有一個(gè)突出的特點(diǎn)——它們采用了開(kāi)放式端子陣列設(shè)計(jì)，在同一個(gè)連接器中可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)差分信號(hào)、單端信號(hào)和電源的傳輸，在接地和布線上實(shí)現(xiàn)最高的靈活性。

在環(huán)境耐受性上，SEARAY SEAF和SEAM連接器經(jīng)過(guò)了SET測(cè)試，符合IPC-A-610F和IPC J-STD-001F標(biāo)準(zhǔn)，達(dá)到了高性能、惡劣環(huán)境電子產(chǎn)品的第3類(lèi)驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)的要求，因此是軍用/航空、汽車(chē)、工業(yè)和醫(yī)療等應(yīng)用環(huán)境復(fù)雜的電子產(chǎn)品高密度板對(duì)板互連解決方案的理想之選。

目前該系列產(chǎn)品已經(jīng)形成了完整的產(chǎn)品組合，提供不同配接高度、裝配形式、連接方式的方案，為設(shè)計(jì)選型帶來(lái)極大的便利。

03

mPower 2mm UMPT/UMPS超微功耗連接器

除了上述的高速信號(hào)連接器，板對(duì)板電源連接器也是Samtec重要的產(chǎn)品線，mPower 2mm UMPT/UMPS超微功耗連接器就是其中的代表產(chǎn)品。

這些電源連接器的針腳間距為2mm，包括2至5位的產(chǎn)品，有5mm至12mm的堆疊高度可選（20mm高度的產(chǎn)品正在開(kāi)發(fā)中），每刀片（觸點(diǎn)）的電流承載能力高達(dá)18A，是一款小型化、大功率的互連解決方案。

UMPT/UMPS超微功耗連接器同樣經(jīng)過(guò)了SET測(cè)試，因此在惡劣的環(huán)境中可以放心使用。

此外，UMPT/UMPS連接器既可以作為純電源系統(tǒng)，也可以與Samtec的其他高速高密度信號(hào)連接器配合使用——包括上文提到的ADM6/ADF6和SEAF/SEAM連接器——形成“電源+信號(hào)”雙重應(yīng)用的兩件式系統(tǒng)，提升設(shè)計(jì)的靈活性，這也是Samtec板對(duì)板連接器為開(kāi)發(fā)者帶來(lái)的一個(gè)“福利”。

責(zé)任編輯：haq