상호 연결 시스템 성능을 최적화하는 데 도움이 되는 플랫 리본 케이블 및 0.050” 피치 커넥터

고급 자동화 테스트 장비(ATE), 산업용 컨트롤러 또는 통신 시스템의 설계 분야에 종사하고 있다면 좁은 공간에서 고속 신호를 안정적으로 연결하는 것과 관련된 문제를 이미 알고 계실 것입니다. 성능 기대치에 따라 500Mbps 미만에서 10Gbps 이상에 이르는 연결 속도를 요구할 수 있고 SCSI(Small Computer Systems Interface)-3 Fast-20 또는 저전압 차동 신호(LVDS)와 같은 프로토콜을 사용하는 설계를 본 적이 있습니다.

이러한 유형의 환경을 고려하여 설계하는 경우 미세 피치 0.050"(1.27mm) 전선 기판 간 커넥터 시스템으로 고밀도 상호 연결을 사용하면 유용할 수 있으며 이러한 시스템은 시스템 레이아웃을 간소화하고 조립 속도를 높일 수 있는 유연한 리본 케이블로 지원됩니다. 설계는 다음과 같은 이점을 얻을 수 있습니다.

• 예기치 못한 분리로부터 보호를 강화할 수 있는 래칭 커넥터
• 여러 결합/분리 주기 옵션 레벨을 지원하기 위해 30μ” 금(Au) 및 금 플래시 도금 버전과 같은 선택적 기능을 갖춘 베릴륨 구리(BeCu) 접점
• 정상적인 연결을 보장할 수 있는 극성 키
• 연결 보안 향상을 위한 스트레인 완화 기능
• 일자형 및 직각 실장 선택

이 중 어느 것이 가장 유용한지는 상황에 따라 다릅니다. 일반적으로 통신 상호 연결 시스템에 대한 설계 고려 사항은 전기 및 기계의 두 가지 종류로 구분할 수 있습니다. SCSI-3 Fast-20 및 LVDS 예시 인터페이스에 필요한 상호 연결 임피던스를 검토하는 것으로 시작해 보겠습니다. 그런 다음 다른 전기적 및 기계적 고려 사항을 살펴보고, 강력한 고속 통신을 지원하는 다양한 옵션과 접이식 제어 임피던스 리본 케이블 조립품과 함께 제공되는 3M의 전선 기판 간 커넥터 시스템으로 마무리하겠습니다.

전기적 고려 사항

임피던스는 주요 전기 사양입니다. SCSI-3의 ULTRA(Fast 20) 부록은 범위가 80Ω ~ 100Ω이며 클록, REQ 및 ACK 신호에 대해서는 84Ω ~ 96Ω입니다. 보다 구체적으로, SCSI 표준은 비차폐 플랫 케이블 또는 연선 케이블에 대해 100Ω ±10%의 임피던스를 권장합니다. LVDS 응용 분야에 대해서는 95Ω 임피던스가 권장되지만 허용 오차 범위는 ±5%로 더욱 엄격합니다.

기타 일반적인 전기 사양은 다음과 같습니다.

• UL의 요구에 따라 모든 라인에 전원이 공급되는 전류 정격 1A
• 전압 정격 125V 교류(VAC)
• 500V 직류(VDC)에서 절연 저항 >1 x 10⁹Ω
• 내성 전압 1250VDC

기계적 고려 사항

전기 사양은 깨끗한 고속 신호를 보장하지만 기계 사양은 견고성, 고밀도, 효율적이고 유연한 조립 및 긴 작동을 보장하도록 설계되었습니다. 최적의 설계를 위해서는 둘 다 필요합니다.

래칭이 중요할 수 있으며 분극 및 기본 마찰 래치 또는 옵션인 배출기 래치를 포함하므로 충격을 최소화하면서 포지티브 래칭 및 배출을 추가할 수 있습니다. 일부 응용 분야에서는 사용자가 종단 처리된 케이블을 당길 경우 손상을 방지하기 위해 스트레인 완화 기능이 유용합니다.

오늘날의 고밀도 응용 분야에서는 표준 0.100" 피치 커넥터의 절반 크기인 0.050" 전선 기판 간 시스템을 사용할 수 있습니다. 유연한 조립 옵션에는 일자형 및 직각 커넥터와 스루홀 또는 표면 실장 조립이 있습니다. 테이프와 릴 포장을 통해 조립을 자동화할 수 있으며 PC 기판 스탠드오프를 통해 핀 인 페이스트 조립 공정을 가능하게 합니다.

리본 케이블과 절연 변위 접점(IDC)을 사용하면 빠르고 풀 프루프에 가까운 조립뿐 아니라 고밀도의 유연한 저높이 설계를 지원할 수 있습니다. 저응력 이완, 우수한 전체 신뢰성 및 오랜 사용 수명을 위해 BeCu 접점을 선택하여 설계를 더욱 향상시킬 수 있습니다. 또한 여러 결합/분리 주기 옵션 레벨을 지원하는 30μ” 금 또는 금 플래시 도금을 선택할 수도 있습니다.

요약

전기 및 기계적 요구 사항과 고려해야 할 옵션이 무척 많습니다. 다행히 3M에는 특정 상황의 요구를 해결할 수 있는 많은 솔루션이 있습니다. 자체 케이블 조립품을 제작하는 경우 451 계열 소켓 및 452 계열 기판 실장 헤더를 사용할 수 있습니다. 예를 들어 모델 45230-220230은 30접점 표면 실장 헤더이며 모델 45130-010030은 컴패니언 30접점 IDC 소켓입니다. 두 제품 모두 콤팩트하고 강력한 연결을 위해 0.050” 피치 및 30μ” 금 도금을 특징으로 합니다. 452 계열 기판 실장 헤더(그림 1)와 451 계열 전선 실장 소켓에는 커넥터 구성을 최적화할 수 있는 다양한 표준 및 선택적 기능을 갖춘 모델이 포함되어 있습니다(그림 2).

그림 1: 452 계열 기판 실장 헤더의 표준 및 선택적 기능의 예 (이미지 출처: 3M)

그림 2: 고밀도 지원 외에도 선택적 기능을 사용하여 452 계열 기판 실장 헤더와 451 계열 리본 케이블 전선 실장 소켓을 맞춤 제작할 수 있습니다. (이미지 출처: 3M)

신속한 회송 시간 설계

사전 구축된 케이블 및 소켓 조립품에서 이점을 얻을 수 있는 기타 상황이나 회송이 빠른 프로젝트에 직면하는 경우가 많을 수 있습니다. 3M은 이러한 요구 사항을 다양한 성능 옵션으로 충족합니다. 예를 들어 451 계열 소켓 조립품 및 3749 계열 플랫 케이블은 10개 ~ 30개의 접점이 있는 3” 및 6” 길이로 제공되며 SCSI-3 Fast-20 임피던스 요구 사항을 충족할 수 있습니다. 모델 45114-010030-3749/14-D-3은 양 끝에 30μ” 금 도금 커넥터가 있는 이중 종단, 14컨덕터 3749 계열 케이블 조립품입니다.

LVDS 전기 성능이 필요한 경우 3M의 7700 계열은 95Ω(±5Ω)가 정격인 제어 임피던스 케이블입니다. 이러한 케이블은 기존의 재킷 차폐형 케이블보다 더 단단한 폴딩을 처리할 수 있으며 여전히 높은 성능을 제공합니다. 즉, 장비 내부의 좁은 공간을 통과하도록 배선하여 공기 흐름 제한을 줄일 수 있습니다. 이러한 제품은 451 소켓 커넥터가 있는 케이블 조립품에서 사용할 수 있으며 다양한 접점 옵션을 지닌 여러 길이로 제공됩니다. 예를 들어 45110-010030-7700/10-D-12는 양 끝에 커넥터가 있는 12” 10접점 케이블입니다.

3M은 500Mbps에서 최대 20Gbps의 데이터 전송률을 지원하는 IDC 커넥터 솔루션을 제공합니다(그림 3). 이러한 솔루션에는 유연한 핀아웃 구성, 다양한 실장 및 래칭 옵션은 물론 차동 회로, 접지 및 전력 연결을 위한 최대 50접점이 포함됩니다.

그림 3: 3M은 500Mbps ~ 20Gbps의 연결 요구 사항을 지원하는 다양한 IDC 커넥터 솔루션을 제공합니다. (이미지 출처: 3M)

결론

좁은 공간에서도 신뢰할 수 있는 고성능 연결은 다양한 응용 분야에서 요구되지만 구현하기가 어려울 수 있습니다. 솔루션이 필요한 경우 3M의 451 계열 소켓 조립품, 452 계열 기판 실장 헤더, 7700 계열 제어 임피던스 케이블을 사용하면 최대 20Gbps의 데이터 전송률로 빠르게 작동할 수 있습니다. 이러한 제품은 래칭 메커니즘, 스트레인 완화 기능, 실장 구성, 핀 수, 리본 케이블 유형 등 상호 연결 옵션으로 지원됩니다.