Выбор направления стыковки разъёмов при разработке портативных устройств

При разработке новых устройств (стандартного и портативного исполнения) инженеры зачастую сталкиваются с необходимостью найти наиболее подходящие разъёмы и выбрать тип их соединения. В данной статье представлены особенности и рекомендации, связанные с различием в направлении сопряжения небольших разъёмов, используемых для внутреннего подключения в электронных устройствах.

При подключении сигнала платы PCB к другой плате с помощью кабеля, FFC или FPC, соединитель, который приближается вертикально к поверхности платы, на которой он установлен и сопрягается, называется вертикальным ответным соединителем. Соединитель, который приближается горизонтально, называется горизонтальным ответным соединителем.

Вертикальный ответный разъём (слева) и горизонтальный ответный разъём (справа)

Положение вставки разъёма

В соединении, где розетка установлена на плате и использует вилку для сопряжения, розетка должна иметь корпус с формованным отверстием, направленным вверх. Это позволяет легко визуально проверить и определить положение вставки вилки, посмотрев на плату сверху во время процесса сборки платы.

Вертикальный соединительный элемент типа провод-плата

В случае соединения с кабельным разъёмом, на котором установлен FPC, может быть трудно визуально выровнять вилку с правильным положением вставки для сборки, так как FPC закрывает всю вилку и закрывает вид на розетку на плате.

Разъём FPC типа плата-плата вертикального сопряжения

В таких случаях важно иметь функцию направления (выравнивания) для разъёмов, которая позволяет пользователю искать правильное положение для вставки, ощущая кончики пальцев, при этом аккуратно вставляя штекер FPC в розетку.

Функция направляющих межплатного разъёма FPC

Размещение на плате и удалённость от других компонентов

Для вертикальных стыковочных разъёмов вилка приближается к розетке на плате сверху и стыкуется, поэтому, даже если разъём расположен в середине платы, стыковка разъёмов может быть несложной. Зазор вокруг разъёма относительно узкий, поэтому вокруг него можно устанавливать другие компоненты. Это даёт больше гибкости при проектировании платы, чем разъёмы горизонтального сопряжения.

Вертикальный ответный разъём и другие компоненты на плате

Для разъёмов горизонтального сопряжения отверстие розетки обращено в сторону, поэтому вилка перемещается параллельно поверхности платы для сопряжения с розеткой. В данном сопряжении требуется более широкий зазор вокруг отверстия розетки, установленной на плате, чтобы убедиться, что она не мешает процессу соединения вилки.

Горизонтальный стыковочный соединитель кабель-плата

Горизонтальный стыковочный разъём и зазор

Если низкопрофильный горизонтальный стыковочный соединитель установлен в середине платы, процесс сборки может стать затруднительным, поскольку пальцы, удерживающие FPC/FFC или вилку, ударяются о плату во время процесса стыковки. При проектировании платы может потребоваться учитывать процесс сборки, например, размещение низкопрофильных горизонтальных ответных разъёмов на краю платы. В данной ситуации необходимо обратиться к инструкции по эксплуатации для каждого конкретного выбранного разъёма, чтобы узнать, как правильно обращаться с ним.

Вставка FPC в горизонтальный стыковочный разъём FPC/FFC

Размер соединителя по высоте и длина сопряжения контакта

На длину сопряжения контактов влияет сам размер корпуса разъёма по длине и высоте соответственно. В портативных высокопроизводительных устройствах (смартфоны и планшеты), требуется чтобы размеры компонентов были небольшими и низкопрофильными, но при уменьшении высоты вертикального ответного соединителя может быть трудно сохранить нужную длину сопряжения контакта.

Вертикальный стыковочный разъём и длина сопряжения контактов

Для горизонтальных стыковочных разъёмов на длину сопряжения контактов влияет размер разъёма по глубине. Следовательно, при задаче уменьшить высоту изделия следует рассмотреть применение горизонтальных стыковочных разъёмов. При таком варианте сохраняется длина сопряжения контактов.

Горизонтальный ответный разъём и длина сопряжения контактов

Удержание стыковки низкопрофильных разъёмов

Меньшая длина сопряжения контактов означает, что требуется меньший диапазон допуска положения сопряжения для обеспечения более узкого зазора между контактами. Таким образом, вероятность потери контакта между разъёмами может быть выше, если конечное устройство уронили, и точка сопряжения сместилась. Одним из способов повышения надёжности контактов является усиление удерживающей силы сопряжения между вилкой и розеткой с помощью запорного механизма, такого как фрикционный или механический замок.

Пример фрикционного замка для вертикального ответного разъёмаТакже одним из способов увеличения удерживающей силы вертикального стыковочного разъёма является прикрепление соответствующего амортизирующего материала над разъёмом. В результате амортизирующий материал надлежащим образом прижимает соединитель и сохраняет положение сопряжения соединителя на месте, когда прикреплен корпус продукта.

Эту методику отбора можно использовать при разработке небольших портативных устройств, которые можно уронить при переноске. Необходимо также быть осторожным и не прилагать чрезмерных усилий к разъёму, поскольку это может привести к его повреждению.

Изображение поперечного сечения корпуса и амортизирующего материала, прикрепленного над соединителем

Эффект от силы вставки

Обычно вертикальный стыковочный разъём соединяется путём вставки вилки в сторону платы с большим усилием вставки, это может оказывать чрезмерное давление на плату во время процесса стыковки. При сборке изделия, платы в котором не подходят для применения избыточного давления, может потребоваться принять такие меры, как выбор вертикального сопрягаемого разъёма с низким усилием вставки, подготовка среды сборки, которая не вызывает деформирование платы при сборке или выбор горизонтального стыковочного разъёма.

Сопряжение вертикального ответного разъёма с большим усилием вставки

Сводка основных характеристик вертикального и горизонтального соединения

Обзор линейки разъёмов I-PEX на соответствие возможности выбора необходимого соединения при разработке:

I-PEX имеет серию соединителей, которые поддерживают как горизонтальное, так и вертикальное соединение, поэтому подходящее направление соединения может быть выбрано в соответствии с различными приложениями и конструктивными условиями. Например, горизонтальный ответный соединитель можно использовать на панели управления, где требуется узкий соединитель, а вертикальный ответный соединитель требуется установка с высокой плотностью посередине платы.

Вертикальный ответный разъём Горизонтальный ответный разъём
Зазор вокруг разъёма уже и дает больше возможностей для проектирования платы Вероятно образование мертвого пространства на плате, так как зазор возле отверстия становится относительно шире
Даже если разъём будет установлен посередине платы, это не окажет существенного влияния на процесс сопряжения Процесс сопряжения разъёма, установленного в середине платы, может быть затруднен в случае низкопрофильного и небольшого разъёма
Уменьшение высоты разъёма при сохранении длины сопряжения контактов может оказаться затруднительным Относительно легко уменьшить высоту разъёма, сохранив длину сопряжения контактов
При сборке разъёма с большим усилием вставки на плату может быть оказано чрезмерное давление Меньший уровень давления, прикладываемое к плате во время сборки

Микро-коаксиальные разъёмы
Шаг 0,4 мм, микрокоаксиальный разъём с экранирующей крышкой ЭМС и механическим замком
Горизонтальный тип соединения: CABLINE®-CA II
Вертикальный тип соединения: CABLINE®-UM

Шаг 0,4 мм, микрокоаксиальный разъём
Горизонтальный тип соединения: CABLINE®-CA
Вертикальный тип соединения: CABLINE®-SS

 

Шаг 0,5 мм, микрокоаксиальный разъём
Горизонтальный тип соединения: CABLINE®-VS
Вертикальный тип соединения: серия FPL ™

Разъёмы FPC / FFC
Шаг 0,5 мм, с заземлением и автоблокировкой, разъём FPC / FFC
Горизонтальный тип соединения: EVAFLEX® 5-SE-G HT
Вертикальный тип соединения: EVAFLEX® 5-SE-G VT

Шаг 0,5 мм, с автоблокировкой, разъём FPC / FFC
Горизонтальный тип соединения: EVAFLEX® 5-SE
Вертикальный тип соединения: EVAFLEX® 5-SE V

Перевод:
  • Андрей Ковригин - ГК "Макро Групп"
ЛИТЕРАТУРА:

Чтобы получить дополнительную информацию и подобрать коннекторы I-PEX, направьте запрос по адресу connector@macrogroup.ru, через форму «ЗАПРОС ОБРАЗЦОВ» на нашем сайте или позвоните 8-800-333-06-05 доб. 779.