Các đầu nối tùy chỉnh phổ biến trong các hệ thống hiệu suất cao

Các nhà thiết kế thường cố gắng sử dụng các kết nối tiêu chuẩn trong sản phẩm cuối cùng của họ. Hầu hết mọi người trích dẫn khả năng sử dụng để giải thích lý do tại sao họ gắn bó với các sản phẩm tiêu chuẩn có sẵn. Tuy nhiên, đôi khi, không có sản phẩm tiêu chuẩn nào đáp ứng được các yêu cầu thiết kế hệ thống và một kết nối tùy chỉnh hoặc đã sửa đổi được chọn.

Việc sử dụng các đầu nối không chuẩn phổ biến hơn hầu hết các nhà thiết kế nghĩ. Ví dụ, khoảng 25% doanh số của Samtec là các sản phẩm không chuẩn, từ những sửa đổi nhỏ của các sản phẩm hiện có đến các hệ thống đầu nối hoàn toàn mới. Các sản phẩm này bao gồm các hệ thống bo mạch-to-bo mạch (sandwich) tốc độ cao, cụm cáp tốc độ cao, bảng điều khiển và hệ thống cáp, hệ thống chân cắm hai mảnh, cụm cáp chủ động (được gọi là "bộ thu phát quang giữa bo mạch" trong hướng dẫn quang học mới của Samtec), và các đầu nối RF và cụm cáp.

Các nhà thiết kế hệ thống tốc độ cao (tốc độ dữ liệu 112 Gb/giây trên mỗi kênh PAM4, 224 sắp ra mắt) như trung tâm dữ liệu, siêu máy tính, thiết bị kiểm tra tự động và hình ảnh y tế thường sử dụng cụm cáp tốc độ cao để truyền lượng dữ liệu lớn với tốc độ dữ liệu cao.

Mặc dù có nhiều cụm cáp tốc độ cao tiêu chuẩn, nhiều khách hàng chỉ định sửa đổi các sản phẩm tiêu chuẩn này. Các sửa đổi phổ biến bao gồm thiết kế PCB tùy chỉnh để lập bản đồ chân cho các ứng dụng cụ thể, đặt ống lót bảo vệ xung quanh cáp lõi đôi có độ lệch thấp hoặc thêm nhãn vào đầu nối và cáp để xác định số bộ phận hoặc cung cấp hướng dẫn, chỉ để nêu một vài trong số hàng trăm sửa đổi tiềm năng có thể thực hiện.

Một sửa đổi phổ biến khác là kết hợp và khớp các đầu nối cuối 1 và cuối 2 của thành phần. Ví dụ, đầu nối bảng mặt trước Flyover® QSFP-DD có thể được kết thúc bằng bất kỳ số lượng đầu nối cuối 2 mật độ cao nào được đặt gần chip. Các nhà thiết kế yêu cầu nhiều loại đầu nối khác nhau cho hệ thống kết nối bảng mặt trước, giữa và sau.

Các hệ thống tốc độ cao tiên tiến đòi hỏi thế hệ tiếp theo của các đầu nối hiệu suất cao. Tuy nhiên, nhiều nhà sản xuất đang thiết kế cho các ứng dụng "trực tiếp" hơn như tự động hóa công nghiệp, rô bốt, sản phẩm nhúng và hệ thống an ninh và thị giác. Các hộp này thường sử dụng các kết nối truyền thống cơ bản hơn, chẳng hạn như đầu cuối trụ vuông ("đầu nối") và bảng ổ cắm. Thiết kế tương đối đơn giản của các sản phẩm này - các chất cách điện bằng nhựa dạng dải và các đường tâm không thu nhỏ (ví dụ: 2,54 hoặc 2,00mm với bước 1,00 hoặc 0,80mm) - giúp việc sửa đổi trở nên đơn giản và tương đối nhanh chóng, do đó không tốn kém.

Các sửa đổi phổ biến bao gồm phân cực nhiều chân - loại bỏ chân - để cho phép khóa, luồng không khí, ánh xạ tín hiệu và không gian bổ sung để truyền điện hoặc khoảng cách rò rỉ và khoảng hở để đáp ứng các tiêu chuẩn an toàn và quy định. Hầu hết các nhà thiết kế sử dụng đầu nối cấp bo mạch đều cố gắng đáp ứng các thông số kỹ thuật UL và CE 61800-5-1, trong đó chỉ định khoảng cách rò rỉ và khoảng hở cho một loại vật liệu, điện áp hoạt động và mức độ nhiễm bẩn nhất định.

Một sửa đổi phổ biến khác là việc bổ sung các tính năng căn chỉnh và phân cực như hỗ trợ che chắn, nhập và phích cắm mù, cũng như kết hợp chân nguồn và chân tín hiệu vào một đầu nối duy nhất. Kết hợp chân nguồn và chân tín hiệu vào một hệ thống đầu nối duy nhất giúp tiết kiệm không gian PCB và cải thiện dung sai cho các nhóm đầu nối phù hợp.

Hầu hết các đầu nối bo mạch-to-bo mạch đều có cấu hình tín hiệu-đất được thiết kế cẩn thận để đạt được hiệu suất SI (tính toàn vẹn của tín hiệu), đòi hỏi phải chuyển đổi chế độ thấp để giảm nhiễu bức xạ hoặc độ nhạy với nhiễu. Nếu cần hiệu suất che chắn bổ sung, đầu nối có thể được đóng gói trong một lớp chắn kim loại bên ngoài bao quanh toàn bộ hệ thống đầu nối ghép nối để giảm thiểu các hiệu ứng EMI và EMC.

Mạ điện là một sửa đổi phổ biến khác; Bao gồm vàng nặng, bạc và niken palladium, trong số những thứ khác. Hầu hết các nhà thiết kế hướng đến chu kỳ cao hơn, bảo vệ chống lại môi trường khắc nghiệt, sốc và rung động, và nhiệt độ hoạt động cao hơn.

Các đầu nối RF và cụm cáp thường được sửa đổi. Các yêu cầu chung bao gồm các đầu nối liên kết nằm trên các đường tâm chặt chẽ hơn hoặc có số lượng chân lẻ. Các nhà thiết kế thường yêu cầu các đầu nối RF liên kết của chúng tôi, chẳng hạn như hệ thống điểm kiểm tra MagnumRF™ hoặc Bullseye®, phải có số lượng vị trí cụ thể, khoảng cách và bố cục tùy chỉnh. Điều này có thể cho phép họ giảm chiều dài của hệ thống dây điện hoặc lắp đầu nối vào một không gian hạn chế trên PCB, cho phép đầu nối được đặt gần chip hơn. Hệ thống dây điện và nhãn pha khớp cũng là những sửa đổi RF phổ biến.

Tất cả các ví dụ được trích dẫn ở trên đều là những sửa đổi đối với các đầu nối hiện có. Một số hệ thống yêu cầu các đầu nối hoàn toàn mới, có thể bao gồm các chân và bộ phận dập tùy chỉnh, lớp cách điện và vỏ nhựa, RF tùy chỉnh, kim loại, các gói đặc biệt, vỏ và gói tùy chỉnh, v.v. Làm việc chặt chẽ với nhà cung cấp đầu nối của bạn để tạo ra giải pháp kết nối lý tưởng nhằm tối đa hóa hiệu suất hệ thống.