选择适用于恶劣环境的印刷电路板连接器
运输，军事和航空航天应用中的PCB遇到环境变量，例如冲击，振动，温度和湿度。选择能够承受这些恶劣条件的印刷电路板连接器和相邻组件对于操作成功至关重要。
选择在恶劣环境下能够可靠运行的印刷电路板连接器（PCB连接器）涉及几个重要的考虑因素。无论是通过直接的板对板连接还是通过电缆将两个或多个PCB连接在一起，运输，军事和航空航天应用中的PCB都会遇到许多环境变量。冲击，振动，温度，湿度和变化的海拔高度/大气条件只是许多可能会破坏触点完整性并破坏信号的因素中的一部分。这就是为什么要在机械设计中同时考虑接触板端接，电镀材料和厚度，表面处理，接触束力和冗余度的设计。
设计人员可以通过清楚地了解不同环境因素如何影响PCB连接器，并采用制造工具来浏览各种设计功能和优点并促进有效选择，来简化这些苛刻应用的连接器规范过程。
震动和冲击
由于许多电子商业和军事航空设备会受到极端的运动力，因此了解连接器如何处理振动和冲击非常重要。典型的问题包括：
过度的重力（g）导致极端加速或减速期间，意外的连接器脱离。
在PCB发生扭曲，弯曲，偏航和其他突然运动时，如果连接器或触点脱离，则该PCB会发生扭曲或弯曲。
由于振动引起的触点磨损，信号微中断。
连接器使用排列在壳体或外壳内的机械偏转金属梁来形成可分离但在电气上“不可见”的接口。因此，连接器设计的首要目标是在所有可能的因素下保持接触接口的稳定性。导致信号或断电。
TE Connectivity的MULTIGIG RT 2-R是一种无针背板印刷电路板连接器，具有四重冗余触点系统，可提高在高振动环境中的可靠性并满足VITA 72环境性能要求。
从宏观上讲，振动和冲击可能会导致整体位移，或者在配合元件之间产生间隙。在微层面上，微动运动（或微动）会逐渐磨损配合表面的表面涂层或镀层，从而导致微动腐蚀。这些问题的解决方案包括：
设计具有足够接触力的触点，以免振动不会引起光束跳动。
施加足够厚度和质量的镀层，以承受微动运动的磨损。
增加可分离接口处的接触点，以通过多个接触点提供冗余。
使用适当的接触润滑剂或抑制微动的表面处理。
横梁设计是抗振性的另一个重要元素。在两点连接器中，每个接触弹簧梁都与匹配的晶片焊盘形成单个接触点。在具有四点或四冗余触点系统的连接器中，触点的设计应使每个梁形成两个触点。此功能可将接触补丁的面积大致增加一倍，并通过将微动运动的影响分散在更大的表面积上，从而帮助平衡振动负载。
TE Connectivity的MULTIGIG RT 3连接器具有四点，四冗余触点设计，非常适合在高振动应用中使用。
今天，许多制造商提供具有四个接触点的梁设计。除了减轻微动腐蚀的影响外，它们还显着降低了意外脱离的风险。例如，如果给定触点的触点脱离概率为0.01，则四点触点的所有四个点可能同时受到影响的概率为（0.01）4或10 -8。这种降低的风险说明了冗余的力量。
梁的形状也会影响磨损程度，因为最佳的梁半径有助于平衡接触系统内的负载和表面压力。在四点接触设计中，接触束的长度和面积彼此不对称。不同的长度为每个光束响应振动提供了独特的频率模式，这有助于消除两个光束同时实现共振的可能性。另外，即使接触点增加，这些增强的接触系统也不会增加配合力。
在这些设计的配合一半中的晶片也可以略作修改，以充分利用四光束结构。通过使分离光束上的四个接触点中的两个更深，可以使晶片上的信号焊盘延伸1.2mm，以在配合期间保持至少2mm的接触擦拭。此功能有助于在原始设计的整个配合范围内保持四倍冗余。
导柱也可以制造到模块中以增加稳定性。匹配的导向柱和插座之间的公差比匹配的触点要宽。即使这样，配对的导向器仍有助于限制运动，并在配对过程中提供键控功能。另外，最近的技术进步已经使公差变得更严格。现在可以使用高度机加工的立柱，以提供精确的配合，从而在极端振动下增加稳定性，以减少微动运动。
精密装配的导向销和坚固的多点触点。
还可以在导向模块组件中使用周向接地弹簧，以进一步提高稳定性并为插入式模块提供静电放电（ESD）保护。为了使PCB稳定，可以将增强剂作为复合树脂施加在PCB本身中或集成到机箱中以减少板的弯曲。
温度
在高海拔地区，电子设备可能会暴露在极端温度下。航空航天应用通常需要能够在-55°C至125°C甚至更大范围的工作温度下工作的印刷电路板连接器。温度的影响有多种形式，包括：
由于高温时金属膨胀和应力消除而引起的法向力松弛，特别是对于铜基金属。
由于不同材料（例如带有黄铜销的铝壳）之间不同的热膨胀系数，导致结构完整性损失。
当触点暴露于极冷的温度下时，热冲击会使信号变差。
可以通过多种热性能测试来评估连接器在极端温度下的行为，例如涉及数百个热冷循环的热冲击测试，温度寿命测试（例如，将连接器暴露在125°C下1000小时）以及燃烧和着火。安全材料测试。
太空应用通常要求非常严格的温度和辐射要求，以评估材料如何在结构上保持住。在空间真空中，材料选择还必须考虑从减压的金属合金，聚合物和表面处理中除气。
湿度
湿度会加速接触界面的腐蚀，特别是当热循环或振动引起的磨损使基础接触金属遭受微动腐蚀时。温度和湿度测试通常在配合/非配合循环测试后在实验室中执行。还对塑料外壳进行了测试，以评估会降低绝缘电阻的吸湿性。
PCB处理
当暴露于自然环境中的人造化学药品，阳光，盐水和其他刺激性化学药品中时，PCB端子区域会明显退化。在这些情况下，使用树脂，气相沉积或碳氟化合物配方的保形涂层可以提高电路板和触点的耐用性。
简化PCB连接器选择
评估在恶劣环境下影响印刷电路板连接器的所有因素是一项复杂的任务。对此处讨论的连接器设计方面的透彻了解可以指导规范过程。将这些知识与用于导航选项和实现设计目标的工具相结合，可以使过程变得更加容易。例如，TE Connectivity提供了一个高速产品开发人员工具包，可为设计人员提供产品规格，测试结果以及输入/输出（I / O）有线，板对板和射频（RF）连接器的目录，以及电缆和光纤。这样的工具可以帮助设计人员缩小产品范围，并在为恶劣环境选择PCB连接器时更有信心。
【摘自Bishop杂志，作者：Michael Walmsley，February 4, 2020】
选择在恶劣环境下能够可靠运行的印刷电路板连接器（PCB连接器）涉及几个重要的考虑因素。无论是通过直接的板对板连接还是通过电缆将两个或多个PCB连接在一起，运输，军事和航空航天应用中的PCB都会遇到许多环境变量。冲击，振动，温度，湿度和变化的海拔高度/大气条件只是许多可能会破坏触点完整性并破坏信号的因素中的一部分。这就是为什么要在机械设计中同时考虑接触板端接，电镀材料和厚度，表面处理，接触束力和冗余度的设计。
设计人员可以通过清楚地了解不同环境因素如何影响PCB连接器，并采用制造工具来浏览各种设计功能和优点并促进有效选择，来简化这些苛刻应用的连接器规范过程。
震动和冲击
由于许多电子商业和军事航空设备会受到极端的运动力，因此了解连接器如何处理振动和冲击非常重要。典型的问题包括：
过度的重力（g）导致极端加速或减速期间，意外的连接器脱离。
在PCB发生扭曲，弯曲，偏航和其他突然运动时，如果连接器或触点脱离，则该PCB会发生扭曲或弯曲。
由于振动引起的触点磨损，信号微中断。
连接器使用排列在壳体或外壳内的机械偏转金属梁来形成可分离但在电气上“不可见”的接口。因此，连接器设计的首要目标是在所有可能的因素下保持接触接口的稳定性。导致信号或断电。
TE Connectivity的MULTIGIG RT 2-R是一种无针背板印刷电路板连接器，具有四重冗余触点系统，可提高在高振动环境中的可靠性并满足VITA 72环境性能要求。
从宏观上讲，振动和冲击可能会导致整体位移，或者在配合元件之间产生间隙。在微层面上，微动运动（或微动）会逐渐磨损配合表面的表面涂层或镀层，从而导致微动腐蚀。这些问题的解决方案包括：
设计具有足够接触力的触点，以免振动不会引起光束跳动。
施加足够厚度和质量的镀层，以承受微动运动的磨损。
增加可分离接口处的接触点，以通过多个接触点提供冗余。
使用适当的接触润滑剂或抑制微动的表面处理。
横梁设计是抗振性的另一个重要元素。在两点连接器中，每个接触弹簧梁都与匹配的晶片焊盘形成单个接触点。在具有四点或四冗余触点系统的连接器中，触点的设计应使每个梁形成两个触点。此功能可将接触补丁的面积大致增加一倍，并通过将微动运动的影响分散在更大的表面积上，从而帮助平衡振动负载。
TE Connectivity的MULTIGIG RT 3连接器具有四点，四冗余触点设计，非常适合在高振动应用中使用。
今天，许多制造商提供具有四个接触点的梁设计。除了减轻微动腐蚀的影响外，它们还显着降低了意外脱离的风险。例如，如果给定触点的触点脱离概率为0.01，则四点触点的所有四个点可能同时受到影响的概率为（0.01）4或10 -8。这种降低的风险说明了冗余的力量。
梁的形状也会影响磨损程度，因为最佳的梁半径有助于平衡接触系统内的负载和表面压力。在四点接触设计中，接触束的长度和面积彼此不对称。不同的长度为每个光束响应振动提供了独特的频率模式，这有助于消除两个光束同时实现共振的可能性。另外，即使接触点增加，这些增强的接触系统也不会增加配合力。
在这些设计的配合一半中的晶片也可以略作修改，以充分利用四光束结构。通过使分离光束上的四个接触点中的两个更深，可以使晶片上的信号焊盘延伸1.2mm，以在配合期间保持至少2mm的接触擦拭。此功能有助于在原始设计的整个配合范围内保持四倍冗余。
导柱也可以制造到模块中以增加稳定性。匹配的导向柱和插座之间的公差比匹配的触点要宽。即使这样，配对的导向器仍有助于限制运动，并在配对过程中提供键控功能。另外，最近的技术进步已经使公差变得更严格。现在可以使用高度机加工的立柱，以提供精确的配合，从而在极端振动下增加稳定性，以减少微动运动。
精密装配的导向销和坚固的多点触点。
还可以在导向模块组件中使用周向接地弹簧，以进一步提高稳定性并为插入式模块提供静电放电（ESD）保护。为了使PCB稳定，可以将增强剂作为复合树脂施加在PCB本身中或集成到机箱中以减少板的弯曲。
温度
在高海拔地区，电子设备可能会暴露在极端温度下。航空航天应用通常需要能够在-55°C至125°C甚至更大范围的工作温度下工作的印刷电路板连接器。温度的影响有多种形式，包括：
由于高温时金属膨胀和应力消除而引起的法向力松弛，特别是对于铜基金属。
由于不同材料（例如带有黄铜销的铝壳）之间不同的热膨胀系数，导致结构完整性损失。
当触点暴露于极冷的温度下时，热冲击会使信号变差。
可以通过多种热性能测试来评估连接器在极端温度下的行为，例如涉及数百个热冷循环的热冲击测试，温度寿命测试（例如，将连接器暴露在125°C下1000小时）以及燃烧和着火。安全材料测试。
太空应用通常要求非常严格的温度和辐射要求，以评估材料如何在结构上保持住。在空间真空中，材料选择还必须考虑从减压的金属合金，聚合物和表面处理中除气。
湿度
湿度会加速接触界面的腐蚀，特别是当热循环或振动引起的磨损使基础接触金属遭受微动腐蚀时。温度和湿度测试通常在配合/非配合循环测试后在实验室中执行。还对塑料外壳进行了测试，以评估会降低绝缘电阻的吸湿性。
PCB处理
当暴露于自然环境中的人造化学药品，阳光，盐水和其他刺激性化学药品中时，PCB端子区域会明显退化。在这些情况下，使用树脂，气相沉积或碳氟化合物配方的保形涂层可以提高电路板和触点的耐用性。
简化PCB连接器选择
评估在恶劣环境下影响印刷电路板连接器的所有因素是一项复杂的任务。对此处讨论的连接器设计方面的透彻了解可以指导规范过程。将这些知识与用于导航选项和实现设计目标的工具相结合，可以使过程变得更加容易。例如，TE Connectivity提供了一个高速产品开发人员工具包，可为设计人员提供产品规格，测试结果以及输入/输出（I / O）有线，板对板和射频（RF）连接器的目录，以及电缆和光纤。这样的工具可以帮助设计人员缩小产品范围，并在为恶劣环境选择PCB连接器时更有信心。
【摘自Bishop杂志，作者：Michael Walmsley，February 4, 2020】
