Zaloguj
Cechy złącza pływającego
Złącza płytka-płytka składają się ze styków (które tworzą połączenie elektryczne) oraz obudowy (która je mocuje i chroni). Przy zastosowaniu tradycyjnego połączenia dwóch odpowiadających sobie złączy otrzymujemy sztywne połączenie płytka-płytka. Z kolei złącza pływające składają się z dwóch części obudowy, połączonych ze sobą za pomocą metalowych styków. Wewnętrzna część obudowy zawiera zestaw kontaktów i jest otoczona zewnętrzną obudową, która chroni powierzchnie lutownicze i styki. Pływające styki są długie i zakrzywione. Ze względu na swój kształt pozwalają one wewnętrznej części obudowy ze stykami poruszać się w granicach określonych przez zewnętrzną część obudowy. Ruchome styki działają jak elementy sprężynujące: możliwe jest ich przesuwanie i przechylanie w złączu i właśnie ta funkcja nazywana jest „pływającą”.
Rysunek 1 pokazuje przekrój połączenia pływającego. Dolna płytka drukowana wyposażona jest w pływające gniazdo żeńskie z zakrzywionymi i ruchomymi stykami. Sztywny terminal męski przylutowany został do górnej płytki drukowanej. Złącze męskie jest przesunięte w prawo, co powoduje odchylenie styków pływających. Powierzchnie lutowania obu złączy podlegają niewielkim naprężeniom, gdyż pozostają nieruchome względem PCB – a wszystko dzięki specjalnej geometrii styków, umożliwiającej względny ruch złącza w przód i w tył w bardzo dużym zakresie tolerancji. Możliwe przesunięcie to aż ±0,7 mm w kierunku X i Y (rysunek 2). Oznacza to, że odległość tolerancji złącza jest większa niż jego raster. Ponadto seria FS 0,635 zapewnia również tolerancję 0,6 mm w kierunku wtykania.
Pływające żeńskie gniazdo FS 0,635 można łączyć z trzema męskimi złączami o różnych wysokościach, otrzymując różne wysokości stosu – wynoszą one od 8 do 8,6 mm, a także od 11 do 11,6 mm i od 12 do 12,6 mm. Takie wartości ułatwiają znalezienie odpowiedniego rozstawu płytek drukowanych do danego zastosowania. Jeśli użyta zostanie sztywna kombinacja serii FS 0,635, można uzyskać wysokość stosu od 6 do 16,6 mm.
Zalety i zastosowania rozwiązań pływających
Ruchoma część gniazda gwarantuje bardzo wysoką kompensację tolerancji i pozwala na zminimalizowanie naprężeń mechanicznych w połączeniu. Jest to zaleta zarówno podczas łączenia, jak już po podłączeniu, w warunkach docelowej eksploatacji. Siły działające na złącze oraz połączenia lutowane są redukowane przez sprężynujące działanie styków pływających – co skutkuje wyjątkowo niezawodnym i długotrwałym, stabilnym połączeniem płytka-płytka. Pływające styki umożliwiają kompensację tolerancji produkcyjnych, które występują nieuchronnie podczas montażu płytek drukowanych. Urządzenia, w których w procesie łączenia płytki drukowane używają dodatkowego prowadzenia, korzystają z dużych tolerancji kompensujących niewspółosiowość podczas zestawiania złączy. To z kolei przekłada się na mniejszą liczbę awarii w procesie montażu i umożliwia optymalizację szybkości podłączania. Oznacza to, że pływające złącze ma bezpośredni wpływ na wydajność procesu instalacji.
Złącze pływające pozwala ponadto na stosowanie wielu połączeń płytka-płytka pomiędzy dwiema płytkami drukowanymi. Właściwości pływające zapewniają wystarczającą swobodę, aby skompensować tolerancje położenia występujące podczas pozycjonowania i lutowania złączy. Sprężynowy styk minimalizuje siłę wywieraną na połączenia lutowane, co pozwala na niezawodne korzystanie z wielu złączy w ramach tego samego obwodu drukowanego.
Dodatkową zaletą złączy pływających jest ich odporność zarówno na wibracje lub wstrząsy – spotykane w urządzeniach przemysłowych narażonych na stałe naprężenia mechaniczne – jak i względne ruchy złączy spowodowane efektami termicznymi.
Szybka transmisja danych
Integralność sygnału przesyłanego przez złącza płytka-płytka zależy od wielu czynników – kluczowym spośród nich staje się geometria styków. Mogłoby się wydawać, że zakrzywione, sprężynowe styki pływających złączy płytka-płytka nie są w stanie zapewnić dobrych wyników w zakresie szybkiego transferu danych. Jednak w serii FS 0,635 styk pływający został zoptymalizowany tak, aby gwarantował bardzo dobre właściwości przesyłu sygnałów (rysunek 3) – pozwala on osiągnąć prędkość aż do 40 Gb/s, co stanowi prawdziwą innowację w tym segmencie rynku.
Podsumowanie
Złącza pływające to niezawodny i wydajny sposób łączenia dwóch płytek drukowanych. Są solidne i trwałe, dzięki czemu idealnie nadają się do użytku w trudnych warunkach. Tworzą niezawodne połączenie między płytkami drukowanymi, kompensując niewielkie ruchy względne, a tym samym zmniejszając siłę wywieraną na połączenia lutowane. Z jednej strony funkcja ta jest pomocna w przypadku korzystania z wielu złączy na tej samej płytce drukowanej, a z drugiej strony – ułatwia automatyczne i ręczne zestawianie połączenia płytka-płytka.
Szczególnie imponujące właściwości transmisji danych złącza pływającego serii FS 0,635 są unikalne na rynku. Pływający styk został zoptymalizowany do tego celu, dzięki czemu osiąga wyjątkową przepustowość na poziomie 40 Gbps, a to otwiera szeroki zakres nowych zastosowań złączy pływających (rysunek 4).
Paweł Zientarski
Menedżer Obszaru Biznesu – złącza i obudowy do elektroniki, rynek dystrybucji
pzientarski@phoenixcontact.pl, tel. 694 485 087
