ادغام در سیستم ، PCB و سطح مدار مجتمع یکی از جذاب ترین پدیده های طراحی الکترونیکی امروزی است.
با ادغام تنگ تر ، نیاز به ارتباطات فیزیکی بیشتری بین قطعات ، دستگاه ها ، تخته ها ، پانل ها یا کابل کشی خارجی افزایش می یابد. به طور قابل اعتماد اتصال سیستمهای الکترونیکی یک کار مهم است ، به خصوص هنگامی که می خواهیم برنامه های کاربردی در هوافضا ، نظامی و کاربردهای صنعتی را درخواست کنید.
در آینده خودروهای خودمختار و هواپیماهای بدون سرنشین برای طراحی مکانیکی نه تنها به اتصالات قابل اعتماد و بادوام نیاز دارند بلکه به مفاهیم کم حجم و سبک وزن نیز نیاز دارند. از نظر کانکتورهای با قابلیت اطمینان بالا ، بیونت دایره ای اصلی طاقچه خود را حفظ می کند ، اما در بسیاری از برنامه ها ، کوچک سازی و جمع و جور بودن ، خواهان نسخه های کوچکتر و سبک تر کانکتورها هستند.
نیاز به فزاینده ای به سیستم هایی که می توانند در محیط های خشن کار کنند وجود دارد و این به نقوش اتصال دهنده محدود به وزن چند گرامر نیز کمک می کند. هوافضا شاید مهمترین کاربرد از نظر کاهش وزن باشد. یک نمونه برنامه CubeSat از مینی ماهواره های کم هزینه و سبک است که در سال 1999 توسط دانشگاه استنفورد افتتاح شد. آنها نیاز به حمل توده های بیش از 1.33kg در هر 10cm3 دارند.
روند انتخاب
اتصالات الکترومکانیکی بطور فزاینده ای پیچیده هستند ، مطابق با لیست طولانی از مشخصات از قبیل جابجایی جریان DC ، درجه بندی ولتاژ ، عایق و مقاومت در برابر تماس ، از بین رفتن در فرکانس مشخص ، مکالمه متقابل بین هادی ها ، القایی بین هادی ها ، خازن متقابل و درج مکانیکی و نیروهای عقب نشینی
مشخصات محیطی از قبیل دمای کار ، رطوبت ، شوک ، لرزش ، ارتفاع و مقاومت در برابر مواد شیمیایی رایج از اهمیت ویژه ای برخوردار است.
از این رو طراحی و ساخت کانکتورها به متخصصانی با اعتبار برای تضمین سیگنال و تمامیت توان محصولات تبدیل شده است.
چالش ها چیست؟
برای غلبه بر چالش های اتصال دهنده های مکانیکی که هم اکنون با آن روبرو هستیم ، تولیدکنندگان نقاط تماس چندگانه ای دارند. این باعث می شود درجه ای از سازگاری مکانیکی اطمینان حاصل شود که مقادیر کم مقاومت در برابر تماس و القایی تحت تغییر شکل مکانیکی ، شوک و تأثیر لرزش حفظ می شوند.
نگرانی اصلی در طراحی کانکتور ارائه یک رابط مکانیکی قابل اعتماد با حداقل ناپیوستگی جسمی و الکتریکی است. مثالهای بد می تواند نقاط داغ DC یا عدم تطابق مقاومت در برابر فشار یا ضرر در انتقال فرکانس بالا باشد.
تاریخچه طراحی اتصالات پر از تلاش برای نبوغ است اما با کوچک سازی ، ادغام و کاهش همزمان در ابعاد کانکتورها ، چالش های جدید به چشم می خورد.
مخاطبین پین پیچ به راحتی وصل و قطع می شوند
یک راه حل ساده برای کاربردهای سیگنالینگ و انتقال نیرو با فرکانس پایین در فناوری پیچ و تاب ارائه شده توسط Cinch یافت می شود. در سبک های زیادی از سری Dura-Con (شکل 1) ارائه می شود.
ایده این است که هفت رشته سیم بریلیم مسی با روکش طلا را به هم وصل کنید ، آنها را در نوک جوش داده و به صورت مکانیکی آنها را بسط دهید تا یک قفس با هفت نقطه تماس در داخل حاشیه یک پین زن جفت کننده ایجاد کنید.این طرح پیچ و تاب در اتصال مستطیل Dura-Con و Micro-D (MIL ‑ DTL-83513) استفاده می شود. Micro-D (شکل 2) به عنوان کانکتور نواری با حداقل فضای و وزن پیکربندی شده است و حداکثر 60 اتصالات درون خط را با زمین تا 1.27 میلی متر ایجاد می کند. روند وارد کردن قفس را با یک عمل مثبت "پاک کردن" گسترش می دهد. عقب نشینی قفس را منعقد می کند ، بنابراین نیروی برداشت کم است. این همچنین باعث می شود فشار مکانیکی در سیم کشی به کانکتور به حداقل برسد.
راه حل دیگر یک فناوری فشرده سازی به نام CIN :: APSE است (شکل 3). این استمرار ایده ارائه چندین اتصال از طریق یک بسته گسسته از سیم های مولیبدن اندود شده با طلا است که بصورت تصادفی با یکدیگر همراه هستند. این بدان معناست که در هر انتهای هفت الی 11 نقطه تماس وجود دارد که با لمس کردن یک پد جفت گیری روی یک PCB سفت و سخت یا انعطاف پذیر ساخته شده است.
این بسته در دیافراگم پلیمر مایع-کریستال مایع کریستالی شکل قرار می گیرد. برنامه های هدف شامل واسط های اتصال دهنده بین PCB یا PCB به دستگاههای شبکه (LGA) (مانند ASIC و CPU) می باشند. تعداد پین های I / O در یک قلم پایین به 1.0 میلی متر می تواند از 7000 فراتر رود.
مخاطبین Dura-Con Twist-Pin در -55 درجه سانتی گراد تا -355 درجه سانتی گراد درجه بندی شده اند. هر مخاطب می تواند 3A را در 600 ولت AC در سطح دریا حمل کند. مقاومت تماس حداکثر 8mΩ است. حداکثر به ترتیب 170 گرم و 11.33 گرم (اونس 6.0 اونس و 0.4 ‑ اونس) ، نیروهای درج و خروج نسبت بیش از 10: 1 دارند.
این به دلیل اثر انبساط و انقباض قفس است. این مخاطب می تواند در برنامه هایی که نیاز به امپدانس دیفرانسیل کنترل شده دارند ، با کابل کشی متناسب برای یکپارچگی سیگنال استفاده شود. آزمون توالی باینری تصادفی تصادفی (PRBS) با سرعت داده 1.25 گیگابیت بر ثانیه این عملکرد را اثبات کرده و اندازه گیری بازتابی دامنه زمانی (TDR) یک امپدانس دیفرانسیل 100Ω را تأیید کرده است.
در فاصله 1.0 میلی متر (0.04 ‑ اینچ) فاصله ، CIN :: تماس فشرده سازی APSE در 3A تا 6A امتیاز داده می شود. میزان شوک 100G است که تست های شوک برای مشتریان در برخی از برنامه ها به 22000G رسیده و می تواند درجه حرارت را تا 200 درجه سانتیگراد تحمل کند. دامنه فرکانس تا 50GHz می رسد ، در حالی که از دست دادن درج -0.2dB در 10GHz و فقط -1.2dB در 20GHz است.
برخی دیگر از ویژگی های قابل توجه طراحی شامل مقادیر متقاطع بسیار کم بین مخاطبین ، در کمتر از -25dB است. از دست دادن بازده به عنوان -19dB در 10GHz اندازه گیری می شود ، و مقاومت در برابر تماس کمتر از 10mΩ با القایی کمتر از 0.5nH است.
شکل 4: CIN :: اتصالات اتصال APSE ،
interposers و interposers RF
تماس CIN :: APSE با ارتفاع جفت شده 0.8 میلی متر یا 0.032 ‑ اینچ در دسترس است ، اما طول موثر را می توان با گزینه های مختلف فاصله دهنده ها و پیستون ها ، که در طول تماس کانکتور یکپارچه هستند ، افزایش داد. به این ترتیب می توان مسافت هایی تا 25.4 میلی متر (یک اینچ) را مسدود کرد. هنگامی که تماس بین دو پیستون جاسازی شده باشد ، از لحاظ مکانیکی در برابر صدمه زدن در برابر آسیب محافظت می شود. هنگامی که از یک سیستم فشرده سازی استفاده می شود برای ایجاد فشار یکنواخت در سراسر مجموعه مخاطب استفاده می شود ، فن آوری بهترین عملکرد را دارد. این امر می تواند با استفاده از چیدمان صفحات ، فنرها و پیچ ها بدست آید ، كه ممكن است برای خاتمه یك مدار انعطاف پذیر به یك PCB یا سیستم معمولی LGA با یك صفحه بالایی هیت سینك و لبه پایین بین LGA و PCB استفاده شود. این امر می تواند با پیچ های متوقف شده کنترل شده و چشمه هایی با سرعت تعریف شده توزیع شود تا فشار یکنواخت توزیع شود.
نسخه های سفارشی از چیدمان های مخاطب می توانند به همراه طراحی کامل سیستم فشرده سازی ، در خواستهای ردپای مشتریان تنظیم شوند.
با توجه به اندازه کوچک ، چگالی بالا و اتصال مطمئن در برنامه های امروزی ، اتصالات ساده اصطکاک را جایگزین کرده اید - که به وضوح برای کارهای فعلی کافی نیستند - یک فن آوری اتصال دهنده مجهز به یک ترمینال چند مخاطب می تواند عملکرد بهینه را از DC به ده ها تن ارائه دهد. گیگاهرتز
