通讯行业背板常用器件的功用及安装方法Word下载.docx
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4.3工艺要求………………………………………………………………………35
第五章背板用其它连接器
5.1同轴连接器………………………………………………………………………37
5.2电源连接器………………………………………………………………………38
5.3网口连接器……………………………………………………………………39
5.4普通插座……………………………………………………………………39
第一章概述
1.1连接器分类
由于连接器可灵活方便的提供电源、实现不同设备和电路板之间的信号连接,随着电子产品的发展,连接器种类和应用领域也不断的增加,从THT到SMT,焊接到压接;
高频到低频,普通到防水防震,电连接到光连接;
普通民用产品到尖端星箭产品,其应用已深入到电子产品的每个角落。
通常连接器可按照配合关系、外部特征、适用环境、电气特性等进行分类。
按照适用环境连接器可分为:
①板上连接器:
•安装在在PCB上,用于电路板和电路板之间连接的连接器,如欧式连接器、2mmHM连接器、双边缘连接器等。
•安装在在PCB上,用于电路板和电缆相连接的连接器,牛头插座、D型座、普通插座、SMB等。
②电缆上连接器:
•用于电缆和PCB电连接,一般用于为PCB供电或向外提供电源或信号。
•用于电缆和电缆的连接。
按照外部特征连接器可分为:
圆形连接器、矩形连接器、端子等;
按照配合关系连接器可分为公、母两类;
按照电气特性可分为高频和低频。
我司的连接器分类情况如下:
1401欧式连接器1402护套
1403IC插座1404同轴连接器
1405插针1406电缆连接器
1407导线连接器1408网口连接器
1409柔性印制板连接器1410普通插座
1411普通端子1412普通插头
1413光连接器1414DIMM插座
1415接地连接器1416音视频连接器
1417裸压接端子1418线缆端子座
1419电源连接器1420插座
1421圆形连接器14222mm连接器
1423双边缘连接器
以上分类中与背板相连的大类有:
1401、1402、1404、1406、1408、1410、1415、1419、1422。
1.2功用和安装工艺
1.2.1背板上连接器的主要功用有:
与单板上的连接器相互配合,完成单板间的信号传输并为单板提供电源;
从外接受电源;
提供不同设备间的接口;
提供检测信号通道等。
1.2.2板上连接器所采用的安装工艺方法有焊接和压接;
电缆上连接器所采用的工艺方法有压接、焊接和卡接。
第二章欧式连接器
2.1概述
按照DIN41612标准制造,PIN间距为2.54或其整数倍的连接器。
共有13种基本标准和其衍生的许多版本。
其外形如图2-1所示。
图2-196pin直/公、弯/母连接器图例
我公司应用主要的为R型,产品上大量应用的有:
64PIN-长/直/公、64PIN-直/公、96PIN-长/直/公、96PIN-直/公、300PIN-长/直/公;
64PIN-弯/母、96PIN-弯/母、300PIN-弯/母。
应用较少的欧式连接器有:
64PIN-长/直/母、64PIN-直/母、96PIN-长/直/母、96PIN-直/母、64PIN-弯/公、96PIN-弯/公,这些主要用于一些装备母板和转接板的生产。
另外M型欧式连接器在GSM产品上也有一些应用,该类型的连接器除可提供普通的信号连接,还可提供大电源电流、同轴连接或光纤连接。
其连接器的外形如图2-2所示。
图2-2M型连接器图例
2.2欧式连接器的基本特性
按照DIN41612,欧式连接器分为三个质量等级。
连接器的接触部位采用镍底镀金以满足标准的要求。
表2-1欧式连接器等级分类表
2.2.1电气特性:
•额定电流(20℃):
1.5A
•温度范围:
-55℃~+125℃
•接触电阻:
小于20m
•绝缘电阻:
大于106M
•测试电压:
1000V
2.2.2机械特性
•单根针的插入力:
小于0.94N
•单个针的拔出力:
小于0.15N
2.3安装工艺
1欧式连接器所采用的主要安装工艺是压接和焊接,其中母板上的直/母、直/公欧式连接器全部采用压接工艺进行安装;
单板上的弯/母、弯/公欧式连接器全部采用波峰焊接,然后采用快速铆钉铆接进行紧固。
欧式连接器依据压接时插针的承压部位不同可分为压头式和压肩式两种,两种类型的连接器对压接模具的要求不同。
一般来讲,压肩式的连接器可用压头式的模具进行压接,但压头式的模具绝对不能用于压头式连接器的压接。
目前公司使用的FCI的欧式连接器为压肩式结构,ERNI连接器为压头式结构。
图2-3压肩式、压头式插针结构示意图
2.4欧式连接器的主要功能介绍和使用注意事项
2.4.1主要功能
•防插错:
欧式连接器塑壳外形的设计,依靠直/公和直/母连接器上下短边相对应的凸凹部位,可防止PCB板反向插入。
欧式连接器可在直/母或弯/母连接器上安装塑料锲形防误插片,并使用专用的工具在相应的直/公或弯/公连接器的相应部位开槽,可防止不同PCB间的误插。
该功能我司没有采用,而是采用变动连接器在Y向的布局位置,以实现不同PCB间的误插。
图2-4FCI欧式连接器防误插片安装示意
•Earlymatelastbreak:
当连接器中需布置电源针时,可根据需要设置针的布局,以保护电路的安全,不受电涌的破坏。
图2-5E-L功能示意图
2.4.2使用注意事项:
•压接、焊接欧式连接器的金属化安装孔径均为40mil(公差范围37~43mil)
•母板上直/母(公)连接器铆接孔径110mil(公差范围2.8~2.9mm),单板上弯/母(公)连接器的铆接孔径100mil(公差范围2.5~2.6mm)。
•欧式连接器插针的截面积0.6×
0.6mm,标准连接器的插针长5mm。
适用的板厚1.6~3.5mm。
•插件时应注意连接器的方向,当丝印不能明确反映出插件方向时,应根据铆接孔的位置决定插件方向。
铆接孔相对于中间一排孔偏移0.3mm。
•单板上欧式连接器的布局:
最边一排孔距离板边的距离5.3±
0.1mm,距离铆接孔的中心距离2.54±
0.1mm。
两铆接孔的中心距离:
母板上直/公(母)90mm,单板上88.9mm。
各压接孔、焊接孔、铆接孔的相互位置度公差0.05mm。
•300pin欧式连接器所采用的护套为4*80pin,连接器布局时应考虑护套的紧固螺钉位置。
2.5欧式连接器护套(1402类)
2.5.1概述
和长-直/公(母)欧式连接器配套使用,用于固定出线插头和保护连接器的插针。
和爪形锁扣配合适用,固定和锁紧出线插头。
目前公司使用的护套有3*32pin、4*32pin、4*80pin三种。
2.5.2安装工艺及使用注意事项:
•3*32pin、4*32pin护套采用快速铆钉进行紧固。
护套插件方向的确定与欧式连接器相同,即保证铆接孔与连接器和PCB的铆接孔同轴。
•4*80pin护套采用小盘头螺钉-M2.5*12紧固,与连接器不接触的一头需采用平垫圈和弹簧垫圈以防松。
第三章2mm连接器
3.1概述
3.1.1定义:
符合IEC917标准的连接器。
主要可分为2mmFB(futuerbus)、2mmHM(hardmetric)、2mmHS3(highspeed)等几种。
由于2mm连接器可提供高密度的电路互联,适应信号传输速率不断增高、热插拔等要求,已在我司交换接入、传输、数据通讯、无线等产品中得到广泛的应用。
图3-1所示的2mmFB连接器(又称为2mmHMⅠ型),有4row和5row两种,两种都有6、12、24、48列四种产品,可首尾衔接使用。
主要应用于交换的128模块,其特点是每个连接器都具有导向和定位功能,插针较粗(0.5*0.5mm)强度较好;
缺点是外形较大,我司没有采用与其向匹配的护套和导线连接器,使用2mmHM护套工艺性较差。
2mmFB连接器有焊接和压接两种形式,对于直/公或直/母的焊接型只有短针,焊脚长度4.3mm;
压接型连接器应用普遍,压接针长度4.3~11.8mm,有三种不同的针长度可供选择。
连接器的信号针长度5~6.5mm,电源针长度6.5mm。
图3-2所示的2mmHM连接器是我司也是目前应用最多的一种连接器,按照其外形和插针数量可分为A、B、C、D、E、N、AB、DE等种类,根据屏蔽特点可分为无屏蔽、外壳屏蔽和列间屏蔽。
图3-3所示的2mmHS3连接器是为适应高速信号的传输要求而开发的新一代连接器,其传输速率在1~2.5G,最高可达4G,其实其已不是严格意义上的2mm连接器,其信号针pin的间距横向为1mm、1.5mm,纵向为2.5mm,且插针的布置为间隔布置,每个信号针周围都有屏蔽针相连,大大提高的插针的利用率。
但同时对PCB的加工提出了更严格的要求,因为其要求压接孔的位置公差±
0.05mm,孔径公差±
0.05mm。
图3-12mmFB连接器系列
图3-22mmHM连接器系列
图3-32mmHS3(2.5mm)连接器系列
3.22mmFB连接器IEC61076-4-0X(48B)
3.2.12mmFB连接器特性
✪电气特性:
•最大电流:
1A
5000M测试后:
1000M
信号针小于20m,电源针小于25m
1000V.RMS
✪机械性能:
•插拔力:
0.37N
•插针配合长度:
2~5mm
•压接力:
小于65N/pin,拔出力大于20N/pin
•插针与塑料壳间的保持力:
公-10N;
母-5N
•单板边缘距离背板的距离:
10mm
3.2.2安装工艺
2mmFB连接器的装联工艺有压接和焊接,焊接工艺在我司应用较少,只在弯/母电源连接器中用应用。
所有压接型2mm连接器的插针类型全部为压肩式结构,模具设计时应注意保证压力与阻力中心的重合。
3.2.32mmFB连接器的种类和使用注意事项:
✪4row、5row弯/母连接器、弯/公连接器
✪
图3-44rowFB连接器图
♦压接孔径要求0.65~0.8mm,28mil。
♦PCB上定位孔径的位置和尺寸如图3-5所示。
♦不能和2mmHM、2mmHS3在同一槽位混合使用。
♦防误插设计可采用不同颜色和布局的防误插导销。
♦特别注意单板的厚度最大不能超过2.4mm,最小不小于1.6mm。
♦4row不能和5row连接器在同一槽位混合使用。
♦焊接型的孔径要求和压接型的相同。
♦弯/公连接器用于配线时应注意连接器上必需有配线卡口。
♦结构设计是注意PCB板面到最近一排针的距离1.5mm。
图3-52mmFB4row弯/母连接器位置要求
✪4row、5row直/公连接器
图3-62mmFM直/公/母连接器
♦压接加工时应注意行程方面的严格控制,否则会引起连接器塑料外壳的严重变形,导致单板插拔困难。
♦应注意其丝印外形的设计,区分插针和塑料外壳的不对称布置。
♦如使用焊接型的连接器应注意其定位孔的设计。
✪2mmFB电源连接器
图3-7电源连接器图
♦使用时需要注意不要和2mmHM连接器混合使用。
♦最大电流3A。
♦弯/母工艺为焊接。
✪PCB设计要求
表3-12mmFB连接器PCB设计要求
3.32mmHM连接器IEC917(DIN43356)
3.3.12mmHM连接器的特性:
✪电气性能
♦工作温度:
-55~125℃
♦工作电流:
1A(70℃),1.5A(20℃)
♦测试电压:
750Vrms
♦接触电阻:
20mmax
♦绝缘电阻:
10000Mmin
✪机械性能;
♦插入力:
0.75N/pin,屏蔽针为1N/pin
♦拔出力:
0.15N/pin
♦冲击应力:
200Kpsimin
♦压接力:
30~40N/pin
✪2mmHM连接器插针的种类
♦
图3-82mmHM连接器可供选择的插针
♦不同长度的插针布局可根据用户的需求进行配置,以适应带电插拔的需要。
♦设计压接模具和垫板时应注意插针的不同长度要求。
♦2mmHM连接器的插针全部为压肩式。
✪连接器的配合长度
图3-9连接器最小配合长度和结构设计尺寸要求
✪压接孔的尺寸和镀涂要求
图3-10信号和屏蔽针孔的要求
图3-11L、M、N型连接器电源针压接孔要求
✪2mm连接器的布线密度
图3-122mm连接器布线密度示意图
✪高频特性
表3-22mmHM连接器高频特性表
3.3.22mmHM连接器的种类、安装工艺和适用注意事项
✪A型连接器
图3-13A型连接器
♦使用时注意不同厂家连接器的兼容问题,主要是PCB的塑料定位柱。
♦注意A行连接器有插拔方向的区别,在母板工艺布局时应注意不要和C型连接器发生干涉。
♦在连接器中间可使用防误插导销来防止板的插错,单板、母板上的防误插导销要相互配使用。
丝印见下图
图3-14A型连接器丝印
✪B型连接器
图3-15B型连接器
♦B型连接器自身没有导向、定位和防误插功能。
不允许在同一槽位全部采用B型连接器。
♦丝印设计时应注意塑壳的外形。
图3-162mmHMB型连接器丝印
✪C型连接器
✪图3-172mmHMC型连接器
♦丝印和元器件布局时要兼顾不同厂家:
塑料定位柱、外形不同。
♦注意直公连接器的插板方向。
图3-182mmHMC型连接器丝印
✪D型连接器
图3-192mmHMD型连接器及丝印
♦要求与A型连接器相同,知识row数不同。
♦注意塑料定位柱孔径为2mm,导向销孔径2.6mm。
♦弯母连接器的列间距为1.5mm,行间距2mm;
屏蔽针与信号针间的列间距为1.75mm。
与5row的不同,5row屏蔽针与信号针间距2mm。
✪E型连接器
1图3-20E型连接器的图例和丝印
♦E型连接器与B型连接器相试,使用的优点是信号密度大,缺点是没有导向和防误插功能,使用布局时应特别注意,否则会出现倒针等不良现象。
♦注意弯母连接器的pin间距为1.5mm和2mm;
♦注意各厂家屏蔽壳的结构不同,在建库要兼容。
✪F型连接器
图3-21F型连接器及丝印和信号定义
♦使用要求与C型连接器相同。
♦注意屏蔽针和塑料定位柱的设计,该类型的我司目前还没有应用。
✪N型连接器
图3-22N型连接器及PCB布局要求
♦我司应用的N型连接器,单板为焊接型,母板为连接同轴电缆的形式。
♦压接型的N型连接器可用以同轴和电源的连接。
♦N型连接器具有到导向定位功能,使用时应注意其插板方向,并将其应用在槽位的端头。
♦注意定位柱的孔径尺寸,其直接影响装联工艺的优劣。
✪AB型连接器
图3-23AB型连接器
♦是解决传输倒针问题而开发的兼有a型、b型连接器优点的一种连接器,已成功的应用于我司传输2500系列。
♦丝印设计需要兼顾两者的特点来确定安装的位置和方向。
♦不可以和A行或B型的连接器兼容。
✪DE型连接器
图2-24DE型连接器
♦与AB型连接器功能相同,适用于信号密度更高的场合。
✪2mmHM电源连接器
图2-25电源连接器和PCB布局要求
♦注意压接孔的布局和间距。
♦注意新设计的单板不允许再使用2mmfb电源连接器。
✪2mmHM防误插销
♦用于防误插设计,不同的颜色可组合使用。
3.3.32mmHM连接器的布局要求
✪2mmHM连接器的槽位间距和连接器之间的距离(纵向)一般应为2mm的整数倍。
✪不允许B、D型的连接器单独使用或相连使用,应于A、AB、M、L相连间隔使用。
✪C型连接器一般用于槽位的端头。
✪一般不允许将5row和8row连接器用在同一槽位。
主要是考虑走线和地层的设置需要,因为5row连接器的pin间距2mm,而8row连接器的pin间距1.5mm。
✪布局时应考虑防误插的需求。
✪一般不允许外加导向装置,以免引起干涉导致倒针。
3.42mmHM护套
♦护套主要用于和导线连接器配合用于出线,也可用于插板。
♦注意有的厂家的插板护套不具有配线功能。
♦配线锁扣的安装位置应在左边,以便于左手拉开锁扣,右手插接导线连接器。
♦配线设计时应注意防误插设计,现已有防误插的护套出现。
第四章Z-PACK2.5mmHS3连接器
4.1概述
Z-PACK2.5mmHS3连接器是第三代的2mm连接器,可提供超高密度连接、满足4.8G以下的信号传输要求,可控阻抗50欧姆。
可首尾拼接使用并可与2mmHM混合拼接使用,以满足不同信号的传输要求和降低成本。
2.5mmHS3连接器有6row和10row两组共10余种型号的连接器,信号针的列间距为2.5mm,行间距为2mm、1.5mm间隔排列,插拔次数250以上,有A、B、K、P、R、S六种针型可供选择(a、b为短针)。
图1Z-PACK2mmHS3连接器图片
4.1.1HS3连接器的性能:
表1-1HS3连接器性能表
机械性能
10row
6row
最大电压
250VAC
最大电流
信号针
1.15A(30℃温升)
屏蔽针
5A(30℃温升)
3A(30℃温升)
温度范围
-55~105℃
耐压(直流)
600VAC1min(海平面
600VAC1min(海平面)
瞬间750V
绝缘电阻
最小10000M
针间电阻
Rowa
10M
Rowf
15MM
Rowk
20M
寿命(插拔次数)
250
插拔力
最大80N(100PIN和塑壳)
最大50N(60pin和外壳)
4.1.2电气特性:
接触电阻:
21m
阻抗:
58~63
表1-2HS3连接器性能表
电气特性
R(m)
L(mH)
C(pF)
Tpd(ps)
最小
12
5.91
1.75
102
最大
30
14..96
5.03
274
平均
21
10.08
3.53
189
4.2PCB的设计要求
4.2.1丝印及信号的排列要求:
♦丝印正确反映连接器的安装位置和方向,即按照丝印可正确的插装连接器。
♦丝印正确反映连接器的外形,即丝印的图形尺寸和连接器外形在PCB上的投影一致。
♦丝印应正确反映HS3连接器首尾拼接的特点。
♦丝印应包含各信号针的定义标识,如a1、b1等。
信号针的定义应与连接器本身的标识一致;
信号针的定义应保证相互配合的公/母连接器的信号定义相一致。
♦护套的丝印与连接器的丝印要求相同,PCB设计时应特别注意需增加护套的丝印,因护套在原理图中反映不出来。
4.2.2Z-PACK2.5mmHS3连接器的丝印及信号的定义参见下图1~15
需要注意的是6row的只有安装ESD导向针一种;
而10row的有安装ESD导向针和安装普通导向针的区别。
4.2.3压接孔径、焊盘及走线的设计要求
孔径的公差0.6±
0.05mm,一般应按照表2-1要求进行设计。
表2-1标准商用PCB设计准则
表2高级的PCB设计准则
图2-16Z-PACK2.5mmHS3连接器的走线示例
4.2.4板厚的设计要求
4.2.4.1对单板的厚度建议优选板厚大于1.8mm,选用1.4~1.8板厚将增加压接垫板的设计与制作难度。
禁止选用1.4mm以下的板厚。
4.2.4.2母板厚度:
♦对不安装护套的连接器,其板厚应大于1.8mm,否则垫板将无法制作。
♦需要安装护套的母板厚度应大于3.6mm,设计时应注意器件的选用和加工的可行性。
注:
2.4所给尺寸没有考虑PCB的厚度公差,为最小的要求值,实际设计时应考虑PCB的制作公差并增加一定数值的板厚。
4.2.5HS3连接器的布局要求。
HS3连接器每个连接器都具有导向和定位功能,可首尾拼接使用,且可于2mmHM连接器混合使用以降低使用的成本。
同时由于HS3连接器信号针的pin间距纵向2.5mm,横向每对信号针的pin间距为1.5mm,考虑到压接模具、垫板和测试工装的通用性要求,结构上的防误插要求,对连接器的布局作如下要
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