优化PCB连接，节省空间的板对板连接器

电子发烧友网报道（文/李宁远）印刷线路板连接器，也就是电子连接器中为人熟知的PCB连接器，是专门用来连接和固定印刷线路板的连接组件。PCB作为电子工业的重要部件，凡是信息传输、加工处理、传输和应用等均离不开PCB。因此其连接组件也是用量多规模大的一类连接器市场。
 
不论是刚性电路板RPCB、柔性电路板FPC还是高密度互连板HDI，都需要应用相应的连接器来保证整个板间的无缝互连。受益于下游应用技术规格持续迭代升级，这些应用对线路板的要求在不断提升，用于其中的PCB连接器性能也在持续升级。
 
板间高性能互连——板对板连接器
 
板对板连接器连接两个PCB板，实现板间的信号互连，是传输能力最强的一类连接器。根据电路板之间不同的连接方式，板对板连接器分为不同的种类，特性各异。
 
排针式是最节省成本的一类，再往上有更密集的紧凑排插，还有加厚型。板对板连接器的间距很多，PCB的安装方向也各异，采用何种板级互连需要看具体应用再选择。
 
FPC/FFC是现在很多智能硬件设备的不二选择，FPC可弯折、体积小、形状多变，应用起来既紧凑又灵活。FFC针对板对板互连的高密度插接以及多压接接触件的高速串行应用非常出色。尤其是在现在的移动消费类设备中，这类连接器已经替代了很多传统板到板连接的方案。这些板对板连接器间距非常小，给PCB空间留下了越来越多余量。
 
背板连接器，一类用于提高数据速率和缩短信号上升时间，以提供更清晰、可靠的高速信号传输的板对板连接器，连接单板与背板并传递高速差分信号，传递单端信号或传输大电流。这种连接器高速与高密两个主要性能相互制约，需要做好平衡。背板连接器这种“高速桥梁”的作用保证了数据中心存储设备和服务器等高端设备功能的正常发挥。
 
目前背板连接器的高速数据传输速度有几个关键节点，28 Gbps，56 Gbps以及112 Gbps。56 Gbps及以上被称为高速背板互连。在56 Gbps这个节点，国内外都有一些厂商能做好高速和高密度的平衡。但56 Gbps往上，目前只有一些国外的老牌头部厂商实现了112 Gbps下高速高密的平衡。
 
实现高信号完整性的卡缘连接器
 
想要在PCB上实现高信号完整性，卡缘连接器是一类很经典的应用。卡缘连接器属于板对板连接器的细分类别，这里单独拿出来。在电子领域，借助各种模块卡和拓展卡扩充计算机或其他一些电子装置功能的技术手段被广泛应用，这些模块卡和拓展卡是通过插接在安装在母电路板上的卡缘连接器实现与母电路板之间的电性连接。
 
很经典的应用就是PCI拓展卡，CPU中常用的一类拓展卡。为了给CPU带来更强的系统应用扩展性和更高带宽，这类连接器需要根据PCI-SIG PCIe CEM规范设计实现更高的连接性能，尤其是高速数据传输性能。如TE就在此之前已经推出了PCIe Gen 1/2/3/4 CEM连接器基础上，在第五代PCIe Gen CEM 连接器上实现了数据速率支持高达每秒32GT/s。
 
M.2，是替代MSATA的新接口规范，M.2连接器也是很典型的一类卡缘连接器。这类连接器对高速的需求很明显，通过M.2卡缘连接器上部和下部优化的接触件设计，可以大大提高M.2 连接器的高速功能。此外，就尺寸和体积来说，M.2本就是从迷你卡和半迷你卡到更小外形的自然过渡，其卡缘连接器自然也能节省空间。和PCIe卡缘连接器相比，M.2卡缘连接器间距更小，能节省的PCB空间接近20%。
 
小结
 
不只是消费电子领域的板对板连接器，近些年各应用场景里的板对板连接器趋势都是将往更小型化去做，给电路尺寸、堆叠高度和宽度留下更多设计余量。不过小型化的前提是连接器设计本身的电气性能能够达到标准，同时其机械性能是否足够坚固耐用。