扁平帶狀纜線和 0.050" 間距連接器有助於最佳化互連系統效能

如果您正在參與先進自動化測試設備 (ATE)、工業控制器或通訊系統的設計工作，想必您已知道在狹窄空間中進行可靠高速訊號連線所面臨的挑戰。在我見過的設計要求中，連線速度範圍從低於 500 Mbps 到超出 10 Gbps 之間不等，且採用小型電腦系統介面 (SCSI)-3 Fast-20 或低電壓差動訊號 (LVDS) 等協定，實際數值依效能要求而定。

如果您正在針對此類應用環境開展設計工作，那麼高密度互連件對您的工作將有所幫助，而且微間距為 1.27 mm (0.050") 的線對板連接器系統，採用撓性帶狀纜線，可簡化系統佈局並加快組裝速度。您的設計也可能受惠於以下方面：

• 閂鎖連接器可防止意外斷開，提升保護效果
• 具有選配功能的鈹銅 (BeCu) 觸點，例如 30 微英寸 (μ") 鍍金 (Au) 版本和閃鍍金版本，可支援多種配接／斷開循環選項等級
• 極化鍵，可確保連接正確
• 防拉功能，提高連接安全性
• 可選擇直向和直角安裝

哪些方面對您最有利，依具體情況而定。一般而言，通訊互連系統的設計考量因素可分為兩類：電氣和機械因素。讓我們先回顧一下 SCSI-3 Fast-20 和 LVDS 範例介面所需的互連阻抗。然後探討其他的電氣與機械考量因素，最後介紹 3M 的線對板連接器系統，這種系統有多種選項及折疊式受控阻抗帶狀纜線組件，可達到高速穩定的通訊。

電氣特性

阻抗是一項關鍵的電氣規格。SCSI-3 的 ULTRA (Fast 20) 附錄所指定的範圍為 80 至 100 Ω；針對時脈、REQ 及 ACK 訊號的範圍則為 84 至 96 Ω。更明確地說，SCSI 標準建議非屏蔽扁平纜線或雙絞線纜線的阻抗為 100 Ω±10%。LVDS 應用的建議阻抗為 95 Ω，但容差小至 ±5%。

其他通用電氣規格包括：

• 所有線路均通電時額定電流為 1 A，符合 UL 要求
• 額定電壓 125 VAC
• 500 VDC 時絕緣電阻 >1 x 10⁹ Ω
• 耐受電壓為 1250 VDC

機械特性

電氣規格確保訊號清晰且高速，而機械規格旨在確保牢固性、高密度、高效率和靈活的組裝，以及長時間的運作。您需要兼顧兩者才能獲得最佳設計。

閂鎖可能很重要，且包括極化和基本的摩擦閂鎖，或選配的彈出閂鎖，可在對尺寸影響最小的情況下新增確閉式閂鎖和彈出功能。某些應用可受惠於防拉功能，可在使用者拉動端接纜線時防止受損。

對於當今的高密度應用，您可以使用 0.050" 間距的線對板系統，此系統的間距尺寸是標準的 0.100" 間距連接器的一半。靈活組裝選項包括直向和直角連接器，以及通孔式或表面黏著組裝。捲帶式包裝可以支援自動化組裝，而電路板隔離柱則允許引腳浸錫膏式組裝製程。

使用帶狀纜線和絕緣置換觸點 (IDC) 可以達成高密度、靈活薄型設計，以及幾乎可防止錯誤的快速組裝。您可以選擇 BeCu 觸點進一步增強您的設計，以達到低應力鬆弛、良好的整體可靠性、使用壽命更長等優點。您也可以選擇 30 μ" 鍍金或閃鍍金，以支援多種配接／斷開循環選項等級。

組合各個項目

這是一系列極為嚴格的電氣和機械要求，以及需要考量的選項。幸好，3M 有許多解決方案來滿足特定環境的需求。如果您正製作自己的纜線組件，可以使用 451 系列插槽及 452 系列板式安裝排針座。舉例來說，型號 45230-220230 是一款 30 腳位的表面黏著式排針座，而型號 45130-010030 是配套的 30 腳位 IDC 排針座。這兩種型號均採用 0.050" 間距和 30 μ" 鍍金，可達到緊密而牢固的連接。452 系列板式安裝排針座 (圖 1) 和 451 系列電線固定插座包括具有多種標準和選配功能的型號，助您將連接器配置最佳化 (圖 2)。

圖 1：452 系列板式安裝排針座的標準和選配功能範例。(圖片來源：3M)

圖 2：除了支援高密度外，還可以客製化 452 系列板式安裝排針座和 451 系列帶狀纜線電線安裝排針座，並包括選配功能。(圖片來源：3M)

快速週轉的設計

您通常會面對快速週轉的專案或其他情況，而這些都可以從預建纜線和插槽組件得到幫助。3M 有多種高效能選項，能滿足這些需求。舉例來說，451 系列插槽組件及 3749 系列扁平纜線有 3" 及 6" 的長度可供選擇，具有 10 到 30 個觸點，足以滿足 SCSI-3 Fast-20 阻抗要求。型號 45114-010030-3749/14-D-3 是一款雙端、14 個導體的 3749 系列纜線組件，兩端都有 30 μ" 鍍金的連接器。

如果您需要 LVDS 電氣效能，3M 的 7700 系列是額定阻抗為 95 Ω (±5 Ω) 的受控阻抗纜線。相比於傳統護套屏蔽纜線，這些纜線可以滿足更嚴格的摺疊要求，而且仍可提供高效能。這代表您可以將它們穿過設備內部狹窄的空間，並減少對氣體流通的阻礙。這類產品有包含 451 插槽連接器的纜線組件可供選擇，並提供多種長度與觸點選項。例如 45110-010030-7700/10-D-12 是一款 12"、10 腳位的纜線，兩端均有連接器。

3M 為您提供 IDC 連接器解決方案，數據傳輸率為 500 Mbps，最高達 20 Gbps (圖 3)。這些方案包括靈活的引腳配置、多種安裝和閂鎖選項，以及多達 50 個用於差動對、接地和電源連接的腳位。

圖 3：3M 提供各種 IDC 連接器解決方案，可支援 500 Mbps 至 20 Gbps 的連接需求。(圖片來源：3M)

結論

在多種應用中，狹窄空間內都需要使用可靠高效能連接，但在實作上可能會遇到困難。如果您需要相關的解決方案，3M 的 451 系列插槽組件、452 系列板式安裝排針座，和 7700 系列阻抗受控纜線，能讓您以高達 20 Gbps 的數據傳輸率快速地啟動並執行。這類方案有互連選項 (如閂鎖機構、防拉功能、安裝配置、引腳計數和多種帶狀纜線) 提供支援。