柔性电路板的连接器选择,哪一个是最适合你的?

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柔性电路有能力利用各种各样的连接器选项。除了几个例外,该清单包括所有可用于刚性印刷电路板(PCB)的连接器系统,以及一些专门为柔性电路与刚性PCB或线束互连而设计的额外系统。

对于特定的柔性电路设计来说,最佳的连接器系统取决于几个因素。其中一些因素包括:互连的数量、刚性PCB上的可用间距/空间、信号完整性要求、载流要求、保留要求等。

在这篇博客中,我们将回顾哪些是最常用/最流行的连接器系统,以便将柔性PCB设计整合到最终组装中。

零插入力(ZIF)连接器

ZIF连接器是迄今为止柔性电路与刚性PCB或另一柔性电路之间使用最多的互连系统。ZIF连接器是专门为利用柔性电路设计能力而设计的,可满足广泛的信号要求。这些要求包括从标准的低电平信号到高速控制阻抗和更高的电流承载要求。

ZIF连接可以最好地描述为一个1部分的连接系统。ZIF连接器是母体部分,它被焊接到刚性PCB上。柔性电路本身是插入ZIF连接器的雄性部分。与其他连接器系统相比,这种方法有几个优点:

更低的成本 – 只有一个连接器需要购买和组装。
可靠性 – 减少互连点(柔性电路上没有额外的连接器焊点)和锁定/高保持力设计。
广泛的能力,如控制阻抗或更高的电流承载能力。
高密度/小尺寸 – 有各种指距和ZIF连接器的尺寸。

遵循特定的ZIF连接器规格,设计ZIF柔性电路连接器是一个简单的过程。常见的设计元素是接触指的尺寸、指与部件的轮廓间距、接触区的轮廓尺寸以及接触支撑加固件的尺寸。我们建议客户在制作图纸中包括ZIF连接器的产品编号。这可以使设计得到确认,因为任何一个元素的错误都会对性能产生负面影响。

在ZIF连接器开发的早期阶段,由于采用了在连接器内保留柔性电路的方法,可靠性可能是一个问题。这些早期的设计,现在仍然可用,使用一个基于楔子的系统,将柔性电路压缩在连接器内,以提供电触点的接触力和摩擦力,防止柔性电路下降或拉出连接器。装配时需要将楔形锁连接器伸出,将柔性电路完全插入,并将楔形锁压回。挠性片的部分插入、楔形锁的不完全闭合或施加在挠性片上的过大力量可能会导致可靠性问题,从而将挠性片从连接器中拉出。

最近的设计解决了所有的可靠性问题,利用连接器中的铰链锁盖和设计在挠性线上的固定片的系统。通过这种方法,铰链盖子被打开,软木被放入连接器,盖子被扣上。由于固定片的定位,挠性片完全啮合,将挠性片拉出所需的力量明显增大。固定片需要从挠性体上撕下,以便将其拉出,这需要很大的力。结果是这种类型的ZIF系统被用于高可靠性的设计中。

ZIF连接器可满足受控阻抗要求,通过使用多个触点可实现更高的电流水平。常见的ZIF连接器每个触点的最大电流为500 mA(2个触点=1安培等)。

公/母接头系统
我无法找出任何例外,可以连接在刚性PCB上的连接器系统也可以用在柔性电路上。柔性电路,无论其层数多少,都设计有一个局部的支撑加固件,通常是FR4,用来支撑连接器。这适用于SMT或PTH式系统。两者之间的区别在于,支撑器被永久地粘合在柔性电路的哪一侧。

对于SMT连接器,加固件被连接到连接器区域内柔性的另一侧。部件以传统的阵列形式提供,通过标准的取放流程进行组装。

对于PTH连接器,加固件被连接到连接器插入的一侧。强化器将有稍大的间隙孔,允许PTH引脚通过,然后与柔性电路接合。然后,PTH引脚可以在柔性电路的另一侧进行焊接。

FR4加筋板有多种厚度可供选择,以满足支持要求和或空间限制。低端为0.010″,常见的高端为0.059″,这相当于一个标准的刚性PCB。如果空间限制了厚度,但需要高水平的支持,可以使用更薄的不锈钢加固件。

标准公/母连接器系统的优点是:

更高的互连要求–大于40个信号。
非常高的电流承载要求–大于3-4安培。
基于硬锁螺丝的连接器固定–高可靠性/冲击和振动应用。
对现有设计进行改造。
为独特的应用提供定制配置的连接器–高速信号与大电流相结合等。

压接触点

压接式连接器系统是压接式导线连接器的一个分支。在今天的现代设计中,它们并不常用。这些系统允许柔性电路轻松连接到线束上。柔性电路被设计成可以接受通过柔性电路上的接触垫进行机械压接的触点。然后,在触点上安装一个外壳,以方便插入线束上的配套连接器。

这种方法的优点是:

易于组装: 柔性电路上的触点压接是一个自动过程,同时压接所有的触点。
线束侧连接器和装配是标准技术。
不需要任何接口硬板来连接线束和标准公/母或ZIF连接器系统。

插座式连接器
插件是连接器行业的一个独特子集。这些系统通常用于具有300个或更高点数的应用。插件被机械地夹在柔性电路和刚性PCB之间,并有一个支撑夹板,然后被锁在一起。夹板需要在整个插板的区域内均匀地施加和分配所需的压缩力。虽然这些系统可能很昂贵,但它们确实具有以下优势:

非常高的引脚数,这是任何其他连接器系统所不能达到的。
易于组装:机械压缩/无焊连接,连接器用工具针脚定位并拧到一起。
可靠性高,因为有积极的夹持系统,适用于有冲击和振动要求的设计。
定制连接器的几何形状和点数。
总结
到目前为止,ZIF连接器是电子行业所有领域中连接柔性电路和刚性PCB或其他柔性电路的最常用和最经济的方法。虽然ZIF确实能满足非常广泛的要求,但它们不能满足所有的互连需求。柔性电路技术允许使用任何类型的连接器系统来满足设计的具体/独特要求。

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