新一代MicroTCA連接器
發布時間:2008-11-05 來源:珠海雅迪
中心論題:
- MicroTCA很可能成為一個既定標準,但關於卡邊連接方麵仍存在一定的爭論
- con:card+連接器可以將印刷電路板對稱軸和連接器之間的潛在偏差降低60%
- con:card+連接器具有較強的抗震性和較長的使用壽命
- AdvancedMC Plug連接器可以有效降低PCB板邊風險,同時具有諸多優點
解決方案:
- 使用con:card+連接器降低潛在偏差
- 使用鈀鎳覆蓋層保護接針,延長了使用壽命
- 使用壓入配合技術提高抗震性能
- 用AdvancedMC Plug取代PCB上的金焊區降低PCB板邊風險
在未來的工業應用中MicroTCA很可能成為一個既定標準。這種技術的優點包括:用戶友好的可升級性、結構緊湊、結實的機械設計以及卓越的性能。市場上已經出現了很多能夠體現這些優點的係統。
然而,關於卡邊連接仍然有一些爭論。位於印刷電路板(PCB)邊緣的金焊區的作用是將AdvancedMC模塊連接到載板(ATCA®)或者背板(MicroTCA)上。
很多年來在辦公環境(PCI和AGP)中zhong這zhe種zhong設she計ji代dai表biao了le技ji術shu發fa展zhan的de水shui平ping。然ran而er,在zai麵mian臨lin衝chong擊ji和he震zhen動dong的de工gong業ye應ying用yong中zhong,為wei了le確que保bao堅jian固gu的de接jie合he,更geng需xu要yao的de是shi良liang好hao的de機ji械xie穩wen定ding性xing。即ji便bian是shi苛ke刻ke工gong業ye環huan境jing引yin起qi的de腐fu蝕shi也ye不bu允yun許xu降jiang低di金jin焊han區qu和he金jin手shou指zhi的de接jie合he性xing。
用戶經驗表明,利用當前的製造技術很難維持嚴格的AdcancedMC模塊公差。齧合的寬度是一個問題。
擁有最小允許寬度的模塊產生了高達0.25 mm的公差,這個值相當於接針柵格的三分之一。標準雖然保證了至少有部分連接器接針與金焊區相接合,但是誤差幅度不足。
因此,接針必須更加可靠。雅迪HARTING技術集團和德國ept責任有限公司聯合開發了一種具有con:card+質量認證的AdvancedMC連接器。一種所謂的GuideSpring(導向彈簧)通過明確的定位來補償公差偏差。它將AdvancedMC推靠在連接器的對麵壁上。對麵壁的位置向中間偏移了0.075 mm,將印刷電路板對稱軸和連接器之間的潛在偏差降低了60%。
接針保護延長了使用壽命
con:card+連接器的其他兩個改良特性被借鑒到接針中。接針的表麵非常光滑,可以防止金焊區過快的磨損。
測試表明,在200次齧合循環後,con:card+連接器沒有明顯的磨損。一旦金焊區被損壞,苛刻的工業環境就會造成腐蝕,這將會降低接合的可靠性。
一種鈀鎳覆蓋層也用來保護接針免受由AdvcancedMC卡引起的嚴重磨損。金焊區的邊緣可以很尖銳。同樣,PCB斜邊塑料材料中的玻璃纖維成分可能在插入的過程中對接針表麵造成永久性的傷害。相對於純金接針表麵,鈀鎳可以將耐磨性提高30%。
耐振的壓入配合技術
為保證連接器的耐振性,確保連接器在苛刻工業環境中保持穩定,連接器接針必須施加足夠的正交力。con:card+連接器的設計保證其在使用壽命結束時每根接針有最小0.5 N的力,這在實驗室鬆弛試驗中得到了驗證。試驗對照連接器在它們交付時早已低於0.5 N。在溫度老化試驗中,低初值減小得更多,在實際應用中會引起危險。
使用壓入配合技術將con:card+連(lian)接(jie)器(qi)連(lian)接(jie)到(dao)背(bei)板(ban)上(shang)。相(xiang)對(dui)於(yu)市(shi)場(chang)上(shang)常(chang)用(yong)的(de)表(biao)貼(tie)安(an)裝(zhuang)連(lian)接(jie)器(qi),這(zhe)將(jiang)顯(xian)著(zhu)提(ti)高(gao)抗(kang)震(zhen)性(xing)。在(zai)工(gong)業(ye)環(huan)境(jing)中(zhong),運(yun)用(yong)壓(ya)入(ru)配(pei)合(he)技(ji)術(shu)生(sheng)產(chan)的(de)連(lian)接(jie)器(qi)可(ke)以(yi)保(bao)持(chi)穩(wen)定(ding),並(bing)持(chi)續(xu)提(ti)供(gong)良(liang)好(hao)的(de)接(jie)合(he)性(xing)。另(ling)外(wai),加(jia)工(gong)迅(xun)速(su)、劃算。無需手工操作即可擰緊連接器。壓入配合連接器同樣滿足12.5Gbps數據傳輸率的要求。
PCB板邊風險
為ATCA®和MicroTCA提供con:card+質量認證的AdvancedMC連接器非常堅固。連接器生產商麵對的挑戰之一是:他們隻能控製連接器的一邊。名為AdvancedMC PCB的齧合部分的質量僅在作了一般性規定。con:card+連接器可以解決大部分問題,並極大程度的降低相關風險。然而,以第二代連接器形式出現的基本修改需要消除PCB板邊連接中的某些缺點。
為了解決這一問題,雅迪HARTING 開發了AdvancedMC Plug,以取代PCB上的金焊區。PCB通過一個模塊連接器間接的連接到背板上,而不是把PCB直接插入到背板連接器中。
堅固的品質保證了持久的使用壽命
Plug最初是為MicroTCA Carrier Hub開發的,它有兩種版本可用(參考盒子)。第一個版本是可用於標準AdvancedMC模塊的AdvancedMC Plug。其主要優點是有一固定接針與背板連接器相齧合。PICMG雖(sui)然(ran)指(zhi)定(ding)了(le)硬(ying)金(jin),但(dan)是(shi)硬(ying)金(jin)並(bing)沒(mei)有(you)明(ming)確(que)的(de)定(ding)義(yi)存(cun)在(zai)。結(jie)果(guo),當(dang)前(qian)可(ke)用(yong)的(de)模(mo)塊(kuai)在(zai)鍍(du)金(jin)彈(dan)性(xing)和(he)表(biao)麵(mian)結(jie)構(gou)方(fang)麵(mian)有(you)著(zhe)顯(xian)著(zhu)的(de)差(cha)異(yi)。用(yong)選(xuan)擇(ze)鍍(du)加(jia)工(gong)生(sheng)產(chan)的(de)金(jin)焊(han)區(qu)在(zai)金(jin)/鎳nie拋pao光guang下xia有you露lu銅tong。頻pin繁fan的de插cha入ru循xun環huan和he腐fu蝕shi性xing的de工gong業ye環huan境jing很hen容rong易yi導dao致zhi腐fu蝕shi。鑽zuan蝕shi也ye可ke能neng發fa生sheng,極ji端duan情qing況kuang下xia這zhe可ke能neng會hui在zai插cha入ru時shi導dao致zhi鍍du金jin碎sui片pian脫tuo落luo。
市場經驗表麵,PCB製造商在AdvancedMC模塊上不可能保證200次插入循環。Plug連接器結合雅迪HARTING的con:card+連接器將會非常堅固,可以經受200插(cha)入(ru)循(xun)環(huan),並(bing)且(qie)非(fei)常(chang)耐(nai)磨(mo)。背(bei)板(ban)連(lian)接(jie)器(qi)上(shang)的(de)應(ying)力(li)也(ye)很(hen)小(xiao),因(yin)為(wei)接(jie)針(zhen)是(shi)在(zai)光(guang)滑(hua)的(de)注(zhu)塑(su)絕(jue)緣(yuan)外(wai)殼(ke)表(biao)麵(mian)滑(hua)動(dong),而(er)不(bu)是(shi)在(zai)經(jing)機(ji)械(xie)加(jia)工(gong)的(de)斜(xie)邊(bian)上(shang)的(de)不(bu)平(ping)整(zheng)環(huan)氧(yang)板(ban)(FR4)上摩擦。
PluG定義了齧合接口
注塑公差比PCB可以達到的公差更加嚴格。印刷電路板的公差是十分之一毫米,但是注塑的公差僅僅是幾個百分之一毫米。Plug的舌片擁有最大允許寬度,結果,當帶Plug的卡插入到沒有GuideSpring的背板連接器中時幾乎沒有任何鬆動。
為了達到良好的機械穩定性,使用穿孔回流焊接的方法將Plug焊接到PCB上。拾取-貼裝係統可以將Plug插入到PCB上,而且它可以和其他器件一起一步焊接。除了高效、穩定的安裝以外,連接器也可以更換,如果有舌片損壞,這將降低相關廢品的成本。
特殊設計以及最小允許舌片厚度降低了插入力,這也是一個優點。它的信號傳輸特性甚至比PCB板邊的金焊區好,因為信號不再需要從PCB表麵發送。標準限製了AdvancedMC模塊的厚度,因為PCB板邊連接器僅與最小厚度公差(1.6mm ± 10%)相兼容。Plug連接器消除了對這一標準的依賴性,因為Plug定義了可以使用的舌片和差分卡的厚度(隻要說明中的機械尺寸不引發問題)。
可更換的連接器降低了廢料損失
此外,使用雅迪HARTING的Plug連lian接jie器qi也ye有you助zhu於yu保bao持chi成cheng本ben的de下xia降jiang。盡jin管guan開kai始shi時shi附fu加jia的de連lian接jie器qi會hui增zeng加jia成cheng本ben,但dan是shi後hou續xu階jie段duan中zhong的de各ge種zhong有you利li因yin素su會hui彌mi補bu這zhe一yi附fu加jia的de成cheng本ben。選xuan擇ze鍍du會hui增zeng加jia生sheng產chan金jin焊han區qu的de成cheng本ben。嚴yan格ge的de公gong差cha標biao準zhun也ye會hui引yin起qi大da量liang的de廢fei料liao。斜xie麵mianPCB板邊是另外一個危險的區域,因為接合焊區可以會發生損壞。對於雅迪HARTING Plug來說,一種簡單的帶通孔的版麵設計就足夠了,這些電路板造價低廉,不會產生太多廢料。如果直到板子上安裝了費用元件之後才發現PCB板邊的缺陷,那麼此時廢料的損失就會很高。
Plug連接器與PICMG的MTCA.0 R1和AMC.0 R2標準相兼容,所以它可以用在MicroTCA 和ATCA應用中。雅迪HARTING Plug同樣確保了AdvancedMC模塊的連接符合定義明確的質量等級。雅迪HARTING的con:card+為背板製造商提供了非常可靠的連接技術,Plug為模塊製造商確保了同樣的利益,使得MicroTCA和ATCA適合工業應用。
MCH (MicroTCA Carier Hub)是MicroTCA管理模塊。為了提供更高的接合密度,它可以有四個舌片。PICMG標準推薦為MCH模塊使用可堆疊連接器,以補償機械公差。雅迪HARTING的解決方案是基於兩個不同連接器的。AdvancedMC Plug連接器作為第一個舌片使用。有三個MCH Plug可以和這個模塊堆疊設計。管組中的金屬引腳提供了機械穩定性。第三和第四個舌片(開關構造)之間的高速數據傳輸可以使用適配器。
雅迪HARTING技術集團和EPT有限責任公司從2005年開始合作,加強當前的Advance dMC連接器,以改進其接合可靠性。兩公司通力合作的結果是推出了符合con:card+質量認證標誌的新一代AdvancedMC信號連接器。兩家公司通過con:card+質量認證保證了一個明確定義的質量標準,同時也為用戶帶來了雙源供應的好處。

圖1:新一代GuideSpring通過明確定位防止接觸下降

圖2:金焊區宏觀斷麵:露銅和鑽蝕邊緣容易受到腐蝕

圖3:損壞或有銳邊的金焊區在插入時引起連接器的磨損

圖4:帶Plug連接器的AdvancedMC Module模塊

圖5:MCH模塊的插入式連接器堆疊
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