智能硬件类产品的内部连接器,电路板连接器选型!

信号完整性与电源完整性研究 发表于 2018-04-17 16:04:15 收藏 已收藏
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智能硬件类产品的内部连接器,电路板连接器选型!

信号完整性与电源完整性研究 发表于 2018-04-17 16:04:15 收藏

连接器,把不同的电路板连接在一起。不管是手机,还是智能硬件设备,都大量使用连接器。

作为硬件工程师,需要熟悉各种连接器的特性,能够合理规划好使用什么样的连接器。主要分类和特性如下:

(本文主要讲智能硬件类产品的内部连接器,不涉及外部连接)

板对板连接器

排针排母/插针

排针和排母,也叫排插,是最便宜、最常见的连接方式。

应用场景:低端、大尺寸的智能设备,开发板、调试板等。

优点:便宜,方便,硬连接很稳固,过电流能力强、方便焊线和测试。

缺点:体积大,难弯曲,间距大,很难做上百pin的连接(太大了)。

普通2.54mm间距的排插

高端一些的板对板排插

板对板插座

比排针更密集,在紧凑型产品上用的很多。

应用场景:常规智能硬件产品上,都有在用。使用非常广泛。

优点:pin数多,体积小,1厘米的长度能做40个脚(同样尺寸的排插只能做不到20个)。

缺点:价格贵、不能经常插拔、结构设计需要固定好。

普通板对板连接器

手机上广泛使用的板对板连接器

多pin的板对板连接器

加厚型板对板连接器

板对线

杜邦线

硬件工程师从学校一直用到公司,能拆开,能合并,能插在排针上。

使用场景:开发板、测试板,体积大且固定不动的设备(如电脑机箱接线)

优点:便宜,常见,搭配排针使用,非常便于连接和测量

缺点:体积大,不好固定,不适合量产场景。

线缆插座

和杜邦线类似,但是插头是定制化的,能够扣在插座上,不会松动。

量产级产品上,通常使用线缆插座,而不是直接插杜邦线。

线束

对于可旋转的产品,如笔记本电脑转轴、机器人手臂等,需要使用线束连接器。比上面的线缆插座更精密,线数量更多,但是要贵超过10倍。

FPC插接/ZIF连接器

很多智能硬件设备,需要把信号从主板拉出来,FPC可弯折、体积小、形状多变,是个不二选择

使用场景:主板和副板的连接、主板和外设的连接、需要弯曲的线路、紧凑的产品空间。

优点:既紧凑又便宜。

缺点:过电流小,连接可靠性不如板对板插座那么结实,结构设计上,需要把连接器盖板压好,最好贴胶布固定牢靠了。

(关于便宜:板对板插座需要公座和母座两个,而ZIF连接器只需要1个,所以ZIF比板对板便宜一半。)

邮票孔焊接

顾名思义,在电路板周围打一圈半孔,直接焊接到另外一块电路板上。半孔看起来像邮票边缘的孔,所以叫做邮票孔。

应用场景:模块板和主板的连接、把局部元器件架高

优点:便宜,方便,直接硬连接足够结实。

缺点:引脚数量不能太多,结构空间只能重叠摆放。

2G模块的邮票孔。

iPhone X用一块PCB板,替代连接器

IPhone X秀技术,用一块厚的PCB板,把两块主板重叠在一起。算是高级的邮票孔工艺了。比连接器的引脚数量更多,连接距离更短(信号完整性更好),抗EMI和ESD能力强。除了很难生产,很难维修之外,别的性能都很好。

插槽

电脑主板上有很多插槽,内存的、显卡的、SSD的,但是在智能硬件上,用到的插槽就很少了。

有些通信模块使用mini PCI-E插槽,方便给笔记本电脑使用。智能硬件的通信模块,体积允许的情况下,有时候也会用mini PCI-E。(但大多数是邮票孔或板对板连接器)

左侧,mini PCI-E插槽。右侧4个ZIF,1个板对板

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