板对板连接器

一、概述

板对板（Board-to-Board, B2B）连接器是用于PCB间高密度互连的核心元件，通过精密触点阵列实现信号、电源与接地的可靠传输。随着电子产品小型化趋势，其间距从2.54mm演进至0.3mm，堆叠高度可低至0.4mm，广泛应用于5G通信、可穿戴设备与汽车电子领域。

二、技术特性

1. 电气参数

   • 额定电压/电流：
     • 信号端子：50V/0.5A（高速差分对）
     • 电源端子：100V/5A（大电流型）
   • 接触电阻：≤20mΩ（初始值，100mA测试）
   • 绝缘电阻：≥1000MΩ（500VDC）
   • 阻抗控制：100Ω±10%（高速连接器，10GHz频段）

2. 机械特性

   • 插拔力：0.2~1.5N/端子（总插拔力按端子数倍增）
   • 保持力：≥50N（板间抗分离力）
   • 插拔寿命：10~200次（FPC连接器）至5000次（工业级）

3. 高速性能

   • 带宽：56Gbps（PCIe 5.0/USB4）
   • 串扰抑制：≤-40dB@10GHz（差分对间）
   • 插入损耗：≤0.5dB/mm@10GHz

三、应用领域

1. 消费电子

   • 手机主板-CMOS模组连接（0.4mm间距+15μm镀金）
   • 折叠屏设备转轴区（动态弯曲寿命＞10万次）

2. 汽车电子

   • 域控制器间高速总线（车载以太网，满足AEC-Q200）
   • 电池管理系统（BMS）高压采样（耐压1kV）

3. 工业设备

   • PLC模块化背板（3.00mm间距/30A大电流）
   • 机器视觉相机（堆叠高度≤1mm）

4. 医疗电子

   • 内窥镜图像传输（IP68防水+抗伽马灭菌）

四、产品特点

1. 高密度设计

   • 0.3mm间距实现200+ I/O（引脚数）
   • 双排/三排交错布局节省空间

2. 抗环境干扰

   • EMI弹片整体屏蔽（衰减≥30dB）
   • 耐硫气体设计（镀钯镍层防腐蚀）

3. 模块化扩展

   • 支持电源/信号混装端子（Power+Signal混合型）
   • 浮动结构补偿±0.5mm对位偏差

五、类型分类

1. 按间距分类

   间距	典型应用	堆叠高度
   0.3mm	手机主板	0.4~2.0mm
   0.5mm	工控模块	3~10mm
   1.27mm	电源连接	5~15mm

2. 按结构形式

   • 夹层式：垂直堆叠（ZIF/LIF接口）
   • 共面式：水平对接（板边对板边）
   • 柔性连接：FPC+BTB组合（可弯形）

3. 按封装工艺

   • SMT贴片：适用于自动化产线
   • THT通孔插装：高可靠性工业场景

六、产品材质

1. 接触件材料

   • 基材：
     • 磷青铜（C5191，弹性优）
     • 铍铜（C17200，高强度）
   • 镀层：
     • 镀金（0.05~0.2μm，高速信号）
     • 镀锡（1~3μm，低成本电源端子）

2. 绝缘体材料

   • LCP（液晶聚合物）：耐温260℃，低介电损耗
   • PBT+30%玻纤：耐电弧/成本平衡

3. 外壳材料

   • SUS304不锈钢：电磁屏蔽+机械保护
   • PA46：耐高温180℃（发动机舱应用）

七、性能指标

1. 环境可靠性

   • 温度循环：-55℃↔125℃ 1000次，接触电阻变化≤10%
   • 混合气体腐蚀：H2S 10ppm + NO2 10ppm 96小时

2. 机械耐久性

   • 振动测试：20G@10~2000Hz（MIL-STD-1344）
   • 跌落测试：1.5m高度自由跌落（IEC 60068-2-32）

3. 信号完整性

   • 眼图测试：28Gbps下眼高≥80mV
   • S参数：回波损耗≤-15dB@16GHz

八、焊接参数

1. 回流焊工艺

   • 温度曲线：
     • 预热：2℃/秒升至150~180℃
     • 回流：峰值245℃±5℃（SnAgCu无铅焊膏）
   • 钢网设计：
     • 厚度0.1mm（0.4mm间距）
     • 开孔内缩0.05mm防桥连

2. 手工返修要点

   • 热风枪温度：300℃（喷嘴直径≤3mm）
   • 加热时间：≤10秒/连接器（防止塑胶碳化）

3. 焊接缺陷预防

   • 虚焊：焊膏印刷厚度公差±15%
   • 墓碑效应：端子对称设计+焊盘等长

九、选型指南

1. 四维选型法

   维度	关键参数
   电气	电流需求/信号速率/耐压值
   机械	插拔寿命/浮动量/锁扣类型
   环境	温度范围/防护等级/耐化学性
   成本	镀层类型/端子数量/品牌溢价

2. 高速信号优化

   • 选择接地端子交错布局（G-S-G-S结构）
   • 优先使用双杆端子（降低电感）

3. 大电流设计

   • 多端子并联：4×5A端子实现20A载流
   • 增大接触面积：宽体端子（≥1mm²）

十、补充

1. 新兴技术趋势

   • 光电混合连接器：集成光纤通道（＞400Gbps）
   • 无线替代方案：60GHz毫米波近场通信（＜3mm间距）

2. 常见故障分析

   • 接触失效：镀层磨损导致氧化（金层＜0.05μm时高发）
   • 塑胶开裂：LCP材料含水率＞0.02%引起爆板