PCB板對板連接器的布局最佳實踐

2021-07-02

PCB板對板連接器的布局最佳實踐

使用單獨的印刷電路板構建電子系統的優勢之一是，由于采用模塊化方法，因此可以輕松進行維修或改進。這對于經常添加內存或更換有缺陷的顯卡的計算機尤其常見。只需將舊板更換為新板，您就可以重新開始營業。這個過程如此有效的原因是電路板通常設計有板對板連接器，可以輕松更換 PCB。

在電子系統中將電路板連接在一起的連接器通常并不復雜。但是，它們之間存在一些差異，具體取決于它們的應用程序，并且在將它們放置在布局中時遵循一些基本規則很重要。為了充分了解使用 PCB 板對板連接器的要求，讓我們仔細看看它們是什么以及如何在您的下一個布局中使用它們。

用連接器互連電路板

板對板連接器或“接頭”使 PCB 能夠在不使用電線或線束的情況下連接在一起。一塊板將有一個帶針腳的連接器，而另一塊板將有配套的插座。雖然這些連接器的變體可與線束一起使用，但它們板對板接頭的主要優點是在兩個電路板之間提供短而直接的連接。

板對板連接器有多種不同形式，具體取決于它們所連接的 PCB 的需求。它們采用不同的封裝、安裝方式和引腳間距。對于元件較高的電路板，設計人員可以選擇相應較高的連接器。連接器將用于的應用也需要考慮。設計人員需要考慮連接器將傳導的電流，并選擇能夠在不損壞的情況下維持該水平的接頭。接下來，我們將深入研究這些可供您使用的連接器的不同變體。

像這樣的接頭用于板對板連接

不同類型的 PCB 板對板連接器

我們已經提到了可用的 PCB 板對板連接器在高度和封裝樣式方面的差異，但還有其他差異。以下是在它們之間進行選擇時需要注意的四個主要連接器區域。

類型

板對板連接器的類型基于其包含接觸針的塑料底座。連接器要么是插頭、插座，要么是傳統意義上的公頭和母頭。對于直角連接器，插頭可以配置有直引腳或彎曲 90 度的引腳。這些連接器可以堆疊起來，以便在具有更高組件且需要在電路板之間有更大間隙的電路板上提升它們。當連接器被塑料覆蓋時，它們被稱為盒式接頭，通常與帶狀電纜一起使用。這些接頭由一個連接器上的凸起表面極化，該表面與其配對接頭中的槽口相匹配。

技術

板對板連接器提供通孔和表面貼裝引腳配置。通孔引腳提供了更強大的物理連接，對于在電路板的整個生命周期中不斷插入和拔出的連接器非常有用。連接器引腳間距也可用于標準孔間距，使其非常適用于面包板或其他值。另一方面，表面貼裝連接器可以更小，占用的電路板空間更小，成本更低。但是，它們不具有與通孔連接器相同的機械穩定性，這可能會給某些電路板帶來問題，尤其是那些承受大量物理應力的電路板。

板對板連接器中使用的引腳有不同的電鍍選項，包括銅、金、鎳和銀。根據需要連接的網絡數量，接頭還具有更多行的引腳?？紤]連接器將承載的電流量并選擇具有適當額定值的連接器也很重要。最后，雖然較小的引腳間距將允許您增加連接器引腳數，但它們也會導致電路板上的布線問題。您還需要考慮電路板的布線密度來選擇連接器。

特征

還提供具有獨特功能的板對板連接器，這些連接器專為電路板的特殊外殼制造或操作環境需求而設計。例如，某些接頭采用“壓合”設計，不需要焊接。其他連接器設計為氣密密封或耐化學品，其他連接器配置有過濾器以阻止 EMI。一些接頭還配備了鎖定機制，以防止意外斷開。

一旦您為您的設計選擇了最佳的板對板連接器，下一步就是將接頭整合到您的 PCB 布局中。

此類 PCB 布局設計規則可用于設置板對板連接器周圍的間隙

使用連接器進行設計時的 PCB 布局策略和注意事項

系統內電路板配置的需求將決定如何將接頭放置在每個單獨的電路板上。以下是一些需要考慮的可能性：

需要相互平行的電路板將使用直排針進行堆疊。

需要水平并排的電路板將與直角接頭連接。

需要彼此成直角定位的板將使用一個板上的直排針和另一塊板上的直角配合連接器的組合。

放置接頭時，請確保在接頭周圍留出足夠的間隙，以便配合連接器正確就位而不會出現障礙物。您的 PCB 設計工具將對組件到組件的間距進行設計規則檢查，如上圖所示，您應該確保為您正在使用的接頭正確設置它們。還要考慮 PCB 的測試和調試需求，并在接頭附近留出足夠的空間，以便技術人員在電路板上工作。此外，尋找可能未反映在庫部件中的意外障礙物。如果您不小心，散熱器、支架和其他電路板物體最終會成為障礙。

您應該非常小心的另一個區域是連接器的引腳。第一步是確保連接器封裝中的引腳輸出是您根據用于接頭的原理圖符號執行的。其次，檢查并仔細檢查兩塊板上的配對連接器是否具有相互匹配的引腳。確保您的絲印上有針號標記可以幫助進行此檢查。您的 PCB 設計工具中還有一些其他功能也可以提供幫助，我們接下來將介紹這些功能。

Cadence Allegro 中的 3D 檢查顯示標題和另一個組件之間的碰撞

用于增強連接器放置和布線的設計工具功能

您正在使用的 PCB 設計工具將具有更多功能，可幫助放置板對板連接器，而不僅僅是常規設計規則檢查。您應該使用的首要功能之一是可用的庫工具和插件。這些將檢查您的零件以確保您使用的是最新版本，并將您與在線元件供應商聯系起來，以獲取可幫助您進行設計的符號、封裝、圖像和其他零件信息。

另一個非常有用的功能是設計工具的 3D 查看功能。在上圖中，您可以看到 Cadence Allegro PCB Editor 如何以 3D 方式顯示布局。此外，它正在執行 3D 布局的 DRC，并顯示另一部分與連接器沖突的錯誤情況。在電路板布局中使用 3D 工具的能力可以讓您對部件與電路板其余部分的實際外觀有一個急需的看法。

最后，提取機械數據以及其他系統布局將幫助您設計 PCB 板對板連接器，了解它們將如何與系統中的其余 PCB 即插即用。這將使您能夠在構建原型之前發現潛在的障礙和沖突，并在產品開發過程中節省多次電路板旋轉的時間和金錢。