板對板(Board-to-Board,簡稱 BTB)電子連接器是用于在兩塊印刷電路板(PCB)之間建立電氣和機械連接**的關鍵元件。它們廣泛應用于各種電子設備中,實現信號、數據和電源的傳輸。
核心特點和功能
1.直接連接PCB:
無需線纜,直接將兩塊PCB(通常是平行或垂直方向)連接在一起。
替代了導線焊接或線對板連接器,節省空間,提高可靠性。
2.高密度互連:
現代設備小型化趨勢要求連接器具有更小的間距(Pitch)和更多的觸點數量。
常見間距:1.27mm、1.0mm、0.8mm、0.5mm、0.4mm、0.35mm甚至更小。
3.信號完整性:
對于高速數據傳輸(如USB 3.x/4.0、PCIe、HDMI、SATA、高速內存總線等),連接器設計需考慮阻抗匹配、串擾控制、屏蔽等,以確保信號質量。
4.電源傳輸:
除了信號,許多BTB連接器也設計用于傳輸較大電流,為另一塊PCB供電。
可能包含專門的大電流觸點或電源模塊。
5.機械穩定性:
提供可靠的物理連接,抵抗振動、沖擊和插拔力。
通常帶有鎖定機構(卡扣、螺絲、壓桿等)防止意外脫落。
6.可插拔性:
便于PCB的組裝、測試、維修和升級。
7.多種堆疊高度和方向:
堆疊高度:連接器可以設計成不同的高度(配合時兩塊PCB之間的距離),從幾毫米到幾十毫米不等。
連接方向:
垂直連接:最常見,一塊PCB垂直于另一塊PCB。
水平連接:兩塊PCB平行堆疊(夾層式連接)。
直角連接:一塊PCB以90度角連接到另一塊PCB的邊緣(類似板邊連接器,但連接對象是另一塊板)。
共面連接:兩塊PCB在同一平面上對接(較少見,對公差要求高)。
主要類型
1.排針/排母:
最基礎、成本最低的類型。
排針焊接在一塊PCB上,排母焊接在另一塊PCB上。
通常需要額外的固定裝置(如螺絲、支架)。
間距較大(如2.54mm,1.27mm),不適合高密度高速應用。
2.夾層式連接器:
專為平行堆疊兩塊PCB設計(夾層結構)。
通常有公母配對,公頭焊在底層板,母座焊在頂層板。
提供精確的堆疊高度控制。
廣泛應用于模塊化設計(如核心板+底板)。
3.FPC/FFC連接器:
用于連接PCB和柔性印刷電路或扁平線纜。
有時也用于板對板連接(一端焊在PCB上,另一端連接器插在另一塊板的FPC連接器上,中間通過FPC/FFC連接)。
非常薄,適用于超緊湊空間。
4.高速高密度連接器:
專為高速數字信號設計。
極小間距(≤0.5mm)。
復雜結構,常采用多點接觸、屏蔽設計(接地片、金屬外殼)。
例如:用于連接CPU/GPU子板和主板的連接器、內存插槽、高速背板連接器等。
5.卡緣連接器:
焊接在一塊PCB邊緣,另一塊PCB(通常是子卡/擴展卡)插入其中。
常見于PCIe插槽、內存插槽(DIMM/SO-DIMM)等。嚴格說也是板對板的一種形式。
關鍵選型參數
間距:相鄰觸點中心之間的距離。決定連接密度。
觸點數量:所需的信號和電源通道數。
堆疊高度:連接后兩塊PCB之間的距離。
額定電流:每個觸點能承載的電流。
額定電壓:觸點間或觸點對地的最大工作電壓。
接觸電阻:影響信號損耗和發熱。
絕緣電阻:衡量絕緣性能。
耐電壓:承受瞬態高壓的能力。
工作溫度范圍:
插拔壽命:可承受多少次插拔操作。
機械強度:插拔力、保持力、抗振動沖擊能力。
信號速率/頻率:對于高速應用至關重要。
方向:垂直、水平、直角、共面。
鎖定機制:確保連接可靠。
外殼/屏蔽:是否需要電磁屏蔽。
安裝方式:通孔焊接(THT)或表面貼裝(SMT)。SMT是主流。
高度:連接器本身在PCB上的高度(對空間限制很重要)。
符合規范:如USB、HDMI、PCIe等標準對連接器有特定要求。
應用領域
智能手機、平板電腦、筆記本電腦
數碼相機、攝像機
可穿戴設備
服務器、存儲設備
網絡設備(路由器、交換機)
工業控制設備
醫療電子設備
汽車電子(信息娛樂系統、ADAS控制器)
消費類電子產品
任何需要模塊化設計、可擴展性或內部PCB互連的電子設備
優勢
節省空間:比線纜連接更緊湊。
提高可靠性:減少焊點和線纜故障點。
簡化組裝:易于自動化生產。
提高信號完整性:(設計良好時)優于飛線或普通線纜。
模塊化設計:方便功能擴展、升級和維修。
知名供應商
TE Connectivity
Molex
Amphenol
JAE Electronics
Hirose Electric
Samtec
Foxconn / Hon Hai
Yamaichi Electronics
Kyocera AVX
總結:板對板電子連接器是現代電子設備小型化、高密度化和模塊化設計的核心組件。選型時需要仔細考慮間距、高度、觸點數量、電流電壓需求、信號速度、機械要求和環境因素等參數。它們在確保設備內部PCB間可靠、高效的電氣互連方面扮演著不可或缺的角色。
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