ПЕЧАТНАЯ PCB - Что такое разъемы от платы к плате?

Разъемы от платы к плате (разъемы BTB) являются широко используемым решением для подключения. Они позволяют передавать сигналы, питание и данные напрямую между двумя или более ПХД без необходимости в дополнительных кабелях или проводных узлах. Этот метод соединения не только упрощает конструкцию, но и повышает надежность и компактность системы. По мере того как электронная продукция движется к миниатюризации, более высокой плотности и более высокой скорости, разъемы BTB стали незаменимым компонентом в потребительской электронике, автомобильной, медицинской и промышленной областях.

Разъем BTB по сути представляет собой миниатюрную систему разъема и розетки, которая напрямую передает питание и сигналы с одной платы на другую. В отличие от соединений из провода в плату или из провода в провод, которые включают проводы, соединения BTB подчеркивают прямое соединение между платами. Этот дизайн особенно полезен в ограниченных пространствах средах, таких как смартфоны, ноутбуки и автомобильные электронные системы.

История разъемов от платы к плате восходит к середине 20 века, с появлением печатной платы. Самые ранние соединения PCB полагались на простые шпильки и розетки, но по мере развития электронных технологий соединения должны поддерживать более высокую плотность и скорость. В 1970-х годах широкое применение интегральных схем привело к миниатюризации соединителей. В XXI веке, с зрелостью технологии поверхностного монтажа (SMT), соединения от платы к плате достигли меньших шагов (таких как 0,35 мм) и более высокого количества штифтов.

Сегодня многие известные производители, такие как Molex и TE Connectivity, предлагают разнообразный ассортимент продуктов для соединений от платы к плате. Эти компании используют инновационные материалы и конструкции для удовлетворения требований высокочастотных, высокомощных и высокоплотных приложений. Например, микро-стековые соединения Molex поддерживают скорость передачи данных до 10 Гбит/с, что делает их подходящими для центров обработки данных и телекоммуникационного оборудования. Стандартизация также сыграла ключевую роль в этом развитии, поскольку Международная электротехническая комиссия (МЭК) устанавливает многочисленные стандарты для обеспечения совместимости и безопасности соединителей.

Коннекторы от платы к плате могут быть классифицированы на различные типы на основе их структуры, метода монтажа и сценария применения. Ключевые категории включают:

Разъемы для накладки: они позволяют накладывать две ПХД параллельно, экономяя вертикальное пространство. Часто встречаются в мобильных устройствах, они обычно имеют наклон от 0,5 мм до 1,0 мм и поддерживают многослойное накладывание. Мезанинные соединения: похожие на стековые соединения, но предназначенные для приложений высокой плотности, они обычно используются в серверах и встроенных системах. Они предлагают высокую плотность шпильков (например, сотни шпильков на квадратный сантиметр) и высокоскоростную передачу сигнала.

Коннекторы края карты: один конец закреплен к материнской плате, а другой конец подключается к краю дочерней платы. Они обычно используются для карт расширения, таких как слоты PCIe. Они поддерживают горячий обмен и передачу высокой мощности.

Backplane Connectors: используется в крупных системах, таких как телекоммуникационные коммутаторы или компьютерные серверы, для подключения нескольких дочерних плат к основной задней плате. Они подчеркивают высокую надежность, устойчивость к вибрациям и высокую скорость передачи данных (до 100 Гбит/с).

Коннекторы тонкого шага: с шагом менее 0,5 мм они подходят для ультрамалых устройств, таких как носимая электроника. Монтаж SMT является основным методом, уменьшающим спарные соединения и повышающим эффективность производства.

Также существуют прямоугольные и вертикальные типы, в зависимости от угла монтажа; и водонепроницаемые и не водонепроницаемые версии, в зависимости от уплотнения. При выборе типа учитывайте такие параметры, как номинальный ток, выдерживаемость напряжения, температура окружающей среды и сопротивление вибрации.

разъемы от платы к плате

Ядро разъема от платы к плате представляет собой систему спаривания мужчины и женщины: мужский конец (щетка) обычно имеет шпильки или контакты, в то время как женский конец (емкость) имеет соответствующие слои или отверстия. Когда два соединения спариваются, контакты устанавливают электрический контакт через механическое давление и пружину. Контакты часто покрываются золотом или оловом, чтобы предотвратить окисление, в то время как изолятор изготовлен из высокопроизводительных пластмасс, таких как LCP (жидкокристаллический полимер), который является теплоустойчивым до 260 ° C.

В высокоскоростных приложениях соединители должны минимизировать ослабление сигнала и перекрестный разговор. Современные разъемы BTB поддерживают скорость передачи до 56 Гбит/с с помощью дифференциальных пар и экрана. Процесс установки обычно включает в себя SMT или пайку через отверстие, обеспечивая точное выравнивание, чтобы избежать шортов или отверстий.

Коннекторы от платы к плате широко используются практически во всех отраслях электроники:

Потребительская электроника: смартфоны, планшеты и смартчасы используют тонкие BTB для подключения материнской платы к дисплею или модулю батареи, что позволяет создать сверхтонкие конструкции. Автомобильная электроника: в ADAS (Advanced Driver Assistance Systems) и электромобилях разъемы должны выдерживать высокие температуры и вибрации, подключая приборные панели, датчики и блоки управления.

Медицинские устройства, такие как портативные мониторы и имплантируемые устройства, требуют высокой надежности и низкой передачи шума для обеспечения безопасности 

пациента.

Промышленная автоматизация: в робототехнике и системах ПЛК они используются для модульного соединения, поддерживающего горячий обмен для простого обслуживания.

Коммуникации данных и военные: в серверах и авиационном оборудовании соединения высокой плотности обрабатывают огромное количество данных, соответствуя при этом

долговечности стандарта MIL.

В эпоху Интернета вещей (IoT) разъемы от платы к плате также распространились на умные дома и носимые устройства, стимулируя развитие краевых вычислений.

The main advantages of board-to-board connectors include:

Compactness: The cable-free design saves space and is suitable for miniaturized products.

Reliability: Direct connection reduces points of failure and supports thousands of mating cycles.

High performance: Supports high-frequency signal and power transmission, compatible with 5G and AI applications.

Экономическая эффективность: низкая цена в массовом производстве и легкая для автоматизированной сборки.

Однако вызовы не следует игнорировать. Миниатюризация увеличивает проблемы выравнивания и восприимчивость к пыли и вибрации. Кроме того, конструкции с высокой плотностью могут вызывать проблемы с тепловым управлением и электромагнитными помехами (ЭМИ). Производители смягчают эти проблемы с разъемами от платы к плате с помощью продвинутого программного обеспечения для моделирования и стандартов тестирования.