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选择SMT表面贴连接器的考虑因素

  并非所有的连接器皆提供相同的功能。当然,它们表面上也许看起来是一样的,也试着去完成它们的设计功能,但相似之处仅此而已。选择表面贴连接器时,请牢记:“细节定成败”,或者更确切的说明为--当中所缺乏的细节定成败!
  表面贴连接器无疑提供了许多优点,其中包括减少组装成本、提供双倍高的密度和改善高速性能的完整性;但是,表面贴连接器同时也包含一些认知的缺点--从可靠性的问题(如:连接器自电路板上脱落)到共面性所导致的组装问题等。
  事实上如果设计工程师在选择适当连接器的过程当中有经过周详及仔细的考虑审查,这些所谓的认知缺点便不再是问题了。
  因此,下次当您选择表面贴连接器时,不妨考虑以下几点:
  ●采用哪一种表面贴引脚的设计以及使用该设计的原因
  ●采用哪一种措施以达到机械应力消除?
  ●共面性的问题是否得以解决?
  ●是否容易取得样本板和测试报告?
  提出所有的疑问,并基于实况作出决定,而非基于销售人员所提供的陈述。需紧记:表面贴连接器的设计并不完全是相同的。
  引脚设计
  仔细观察您考虑使用的连接器的表面贴引脚后,自问连接器工程师采取了什么方法确保焊料能够保持在表面贴引脚与焊垫间关键的结合点上。此外,连接器的引脚为垂直,J型,抑或别的类型?不妨询问公司代表连接器采用该引脚类型的原因。如果他们不知道答案,待他们查明原因后向您报告,再进一步考虑他们的产品。
  表面贴连接器的设计元素并非随便贯彻的。一旦设计已经完成,就不能够出现任何可靠性的问题或不牢固的结合点。设计表面贴连接器的工程师皆依据具体的原因去选择特定的设计元素,而明白当中的原因对于作为设计工程师的您非常重要。
  例如,垂直式表面贴引脚在使用焊阱设计时是最可靠的。所谓的焊阱即在引脚中央打一个孔,以禁止焊料上吸至端子和远离焊垫的临界范围。另一个关键的设计特点为J型端子,弯角设计能够限制焊料流动的偏移。若您所考虑使用的表面贴连接器并不属于以上两种类型,请务必确保其信号端子采取了其他的防范以提供可靠的焊接。如今,信号端子不再是唯一使用SMT技术的端子类型;事实上,越来越多的电源端子也开始使用SMT技术。虽然电源端子的要求并不需要像高速信号端子般苛刻,但某些设计元素仍需保留以保证连接器的可靠性。就算表面贴引脚的面积较大,也不能忽视其SMT技术的细节。同样的,如果您无法了解焊点到底如何被最大化,不妨要求公司代表明确地略述连接器设计的细节。可靠的引脚设计在所有工业应用中是必要的。
  应力消除措施
  即使信号与电源引脚的设计足以增加焊接过程的完整性,别停止您对该连接器的评价。毕竟,您不希望所有的接插力都完全依赖着信号引脚在PCB板上的附着力。不能不提及的是现场技术人员出于好意但信息不足而造成的侧向力。
  事实上,机械应力在这些电路板上了必须是很小,然而,许多连接器公司忽略了这一个关键的细节,导致表面贴连接器不但在耐用性方面有着负面的声誉,且在一般I/O应用中皆不被考虑使用。
  俗语说:“天上不会掉馅饼,更不会有不劳而获之美事”,表面贴连接器亦如是。您不能指望表面贴连接器的机械耐久性能够与通孔回流连接器相比。这对于表面贴连接器与您的设计而言,都是不公平的。须知,与PCB表面有非常小接触的表面贴连接器仅占有标准通孔回流连接器的一半的PCB焊垫面积。
  在某些情况下,一个非常可靠的表面贴连接器其实能够与通孔回流连接器相竞争。举例来说,表面贴D-Sub连接器不会从电路板上脱落,原因在于它们的设计并不属于超薄和纤细类型。然而,我们必须实际了解一个表面贴D-Sub连接器所能承受的应力终究有限。
  在某些情况下,表面贴连接器的整体尺寸需与通孔回流连接器相同以确保可靠的连接。对于日常使用于苛刻环境的较大应力消除焊垫,其外形结构尺寸需与通孔回流连接器类似。尽管PCB实质上没能提供节省,表面贴版本能够提供双卡密度、简化装配、并可能降低制造成本。在I/O应用中,不妨考虑使用表面贴连接器。如果设计的电路板空间有限,现有许多表面贴连接器可供您选择。
  如果您正在考虑使用的表面贴连接器没有能够确保可靠PCB连接的附件,那建议您大可放弃选择该连接器。表面贴连接器必须拥有坚固的机械附件,以承受多次的接插周期和粗率的处理。身为设计工程师的您尊重连接器的选择,并不意味着总装配的人员也会如此。请紧记,除非表面贴连接器在设计方面出现问题,否则它们是绝对不会从电路板上脱落的。
  仔细和彻底地评估连接器被设计进系统后所有可能面对的情况。例如:表面贴连接器能否承受与I/O电缆或重型夹层卡日常的接插?能否承受拔开连接器时可能面对的前后摇晃动作?
  仔细检查您正在考虑使用的表面贴连接器。连接器是否有额外的焊垫或焊锚以保证可靠的连接?确保您满意该连接器公司所采用的任何额外措施。您能否真实的感受到连接器的耐久性?有否提供人工操作的测试板?供应商能否提供X与Y层面剪切数据的测试报告?
  所有表面贴连接器必须备有某种形式的应力消除。一些连接器公司通过使用螺丝钉把电路板或附件锁到面板上,以达到应力消除。虽然这些概念可能会增加机械强度,一些解决方案甚至不需要二次装配或人工的交涉就能够提供必要且可靠的电路板支持力。
  通孔回流技术使表面贴连接器能够通过取放机,并提供比表面贴技术更坚固的电路板连接。与通孔针类似,通孔回流焊或引脚浸锡膏皆要求细孔被部分钻进PCB ,使得这些纤细的针可通过回流焊。这些通孔引脚与表面贴信号引脚结合使用,往往通过经增强的机械强度与接地供应双倍的负载。然而,当通孔回流引脚使用在高速应用,这将会有产生一些劣势。
  虽然表面贴引脚使用于信号性能,通孔回流针却能在电路板上提供更坚固的连接。不仅如此,在夹层连接器高度以及子卡重量持续增加的情况下,通孔回流针无疑提供更出众的刚度与强度。
  虽然压接技术在过去40年来为背板连接器的实际标准,表面贴/通孔回流的背板解决方案往往超越压接的信号性能,且同时提供卓越的耐用性。如果您进行研究,您会惊讶于连接器技术的进步程度。若执行无误,无庸置疑的是表面贴技术适用于任何应用。
  共面性
  随着越来越多的电路板被压缩到越来越小的底盘,造成夹层连接器目前的需求很大。更多针数和更小焊垫的要求驱使连接器公司快速且大量生产了许多独特的设计供设计者选择。
  然而,潜藏的最大问题是:哪一个表面贴连接器在组装、测试,甚至安装在应用后仍能够提供最可靠的连接?
  几乎每一位系统制造工程师都曾经历过表面贴连接器出现问题,要知道其中的原因其实并不难。极小的接触端子和经济许可下越来越薄的印刷电路板使得共面型几乎无法达成。试设想,超薄夹层卡虽然其扭曲达到IPC标准,然而由于表面贴连接器的引脚设计不佳,最终导致引脚无法与电路板连接。再次强调,设计工程师必须质疑和评估表面贴连接器各方面的设计。
  记得要询问引脚的形成,例如:在哪个位置冲压?在哪个位置弯曲?(提示:“弯曲”合金会尝试返回正常状态。因此,如果表面贴引脚是通过弯曲而达到100%的共面性,那它到达装配线时将很有可能无法达到100%的共面性。)
  表面贴技术的新时代
  千万别因为过去不愉快的经验而让您放弃设计进新的表面贴连接器。市面上仍有适用于I/O、电缆对板、板对板,甚至背板应用的卓越与极可靠的表面贴连接器。您大可向连接器公司代表索取焊有表面贴连接器的样品板,以便能够亲自进行测试。仔细检视单件样品以对其引脚设计产生某种程度的信任,进一步的建议为使用显微镜进行检视。请确保所有的表面贴连接器皆包括某种形式的可靠PCB应力消除,如焊锚或通孔回流针。在装配阶段,建议您与能够保证引脚共面性以及有信誉的连接器制造商合作。
  能够供应坚固且高品质表面贴连接器的连接器制造商将会很乐意向您提供所有所需工具以完成您的决定。一旦做出决定,为您的明智选择庆祝、并与您的制造工程师一同受益于所选择的SMT连接器!