Fpc разъем что это

Соединители для плоских кабелей (FPC, Micro-Match, AMP-Latch)

Соединители и внутриблочные соединения на основе плоских кабелей являются промышленным стандартом. Каждый вспомнит обилие плоских шлейфов в персональных компьютерах недалекого прошлого, устройствах с дисплеями и исполнительной периферией, струйных принтерах. TE Connectivity предлагает целый ряд семейств разъемов для плоских кабелей. Самым распространенным из них (FPC, Micro-Match, AMP-Latch) посвящена эта статья.

Работоспособность электротехнического изделия зачастую зависит именно от качества соединителей. Особенно, когда к конечному продукту предъявляются серьезные требования по эксплуатации: вибростойкость, стойкость к механическим повреждениям, пыле- и влагостойкость, способность находиться в химически агрессивной среде, широкий рабочий температурный диапазон и др.

Из личной практики, 6 из 10 случаев неисправности устройств связи связаны с соединителями. Возможные причины: коррозия, неплотное соединение, выпадение кабеля из-за вибрации либо действия неопытного персонала.

Широкое применение плоских кабелей практически во всех стационарных и мобильных приложениях (морские, наземные, воздушные) обусловлено рядом преимуществ таких соединений:

Стоит также отметить, что сами плоские кабели делятся на два больших класса: пленочные FFC-/FPC-кабели (называемые иногда гибкими печатными платами) и гибкие сигнальные шлейфы.

Соединители FPC для плоских пленочных кабелей

Гибкий пленочный кабель представляет собой один или несколько слоев диэлектрика с расположенными между ними проводниками. Такие соединители предназначены для объединения отдельных электронных узлов и элементов в единое устройство. FPC легко изгибаются, что позволяет производить монтаж в труднодоступных местах и увеличить плотность печатных плат.

Рис. 1. Расположение контактов с указанием их шага

Исходя из тенденций к миниатюризации всех технических средств, соединители FPC производства компании TE Connectivity разработаны с учетом жестких требований рынка (уменьшение шага контактов, высоты, возможность автоматизированного монтажа). Они отвечают всем этим требованиям, обеспечивают надежное соединение, защищают контактную площадку кабеля, имеют «нулевое» усилие сочленения (так называемое ZIF-соединение) и не требуют дополнительных инструментов для фиксации кабеля в соединителе. Соединители FPC нашли широкое применение в бытовых приборах, компьютерах, ноутбуках, принтерах, мобильных телефонах, смартфонах, различных карт-ридерах, видеокамерах, устройствах Глонасс/GPS, игровых консолях, телевизорах, медицинском оборудовании и многом другом.

Доступны соединители с шагом 0.25, 0.3, 0.5, 1.0 и 1.25 мм. Под шагом контактов здесь понимается расстояние между центрами граничащих контактов, расположенных в шахматном порядке, (рисунок 1).

По типу присоединения исполнение соединителей FPC делится на ZIF и non-ZIF. Последние рассчитаны на непосредственную вставку кабеля в колодку подпружиненных контактов с некоторым усилием. Иногда это приводит к заломам, и применение таких разъемов постепенно сокращается. Их неоспоримым преимуществом все еще остается низкая цена. Cоединители в ZIF-исполнении оснащены защелкой, которая фиксирует подключенный кабель в заданном положении. Защелки бывают различных конструкций, но задача у них одна – максимально упростить присоединение. Пример работы защелки можно проследить по рисунку 2.

Рис. 2. Принцип работы защелки соединителя FPC

FPC выпускаются с верхним и нижним расположением контактов (рисунок 3). Это обусловлено тем, что контактная площадка на пленочном кабеле может быть как с одной, так и с другой стороны. Плюс, устройство с выводом в виде пленочного шлейфа может устанавливаться различным образом относительно разъема. Чтобы избежать перекручивания шлейфа, предлагаются разъемы с верхним или нижним расположением контактов.

Рис. 3. Соединители FPC с верхним и нижним расположением контактов

Обобщенные характеристики соединителей серии FPC приведены в таблице 1.

Таблица 1. Обобщенные характеристики соединителей FPC

С целью удовлетворить потребности инженеров-проектировщиков соединители FPC выпускаются в вертикальном и угловом исполнениях для поверхностного монтажа и монтажа в отверстия печатной платы, с разными конструкциями защелок и материалами контактов.

FPC входят в складскую программу официального дистрибьютора TE Connectivity компании КОМПЭЛ. Наиболее популярные складские позиции приведены в таблице 2.

Таблица 2. Складские позиции FPC

Соединители Micro-Match для плоских кабелей

Семейство соединителей Micro-Match крайне велико и уже освещалось на страницах нашего журнала [7]. В рамках данной статьи нас интересуют только соединители для плоских шлейфов. Micro-Match являются одними из самых миниатюрных соединителей для плоских кабелей с шагом контактов 1.27 мм. Контакты луженые, полностью покрыты металлом (никаких пустых краев и т.д.), что предотвращает перемещение продуктов коррозии. Напомним, что главное преимущество Micro-Match перед другими видами соединителей – это наличие контактной пружинной системы в розетке, которая:

Варианты и комбинации использования различных типов вилок и розеток соединителей Micro-Match для плоского кабеля продемонстрированы на рисунках 4 и 5.

Рис. 4. Соединители Micro-Match для плоских кабелей

Рис. 5. Соединители Micro-Match на платах

Общие характеристики соединителей указаны в таблице 3.

Таблица 3. Характеристики соединителей Micro-Match

В таблице 4 приведены складские позиции розеток с верхним вводом для монтажа в сквозные отверстия печатной платы (рисунок 6), с верхним вводом для поверхностного монтажа (рисунок 7), с боковым вводом для монтажа в сквозные отверстия печатной платы (рисунок 8). Каждая розетка может быть с площадкой для автоматизированного монтажа и без нее.

Таблица 4. Складские позиции розеток соединителей Micro-Match

Рис. 6. Схема розетки с верхним вводом для монтажа в сквозные отверстия печатной платы

Рис. 7. Схема розетки с верхним вводом для поверхностного монтажа

Рис. 8. Схема розетки с боковым вводом для монтажа в сквозные отверстия печатной платы

В таблице 5 представлены складские позиции прямых вилок для монтажа в сквозные отверстия (рисунок 9), кабельных вилок с прокалыванием изоляции (рисунок 10), а также соединителей для монтажа в сквозные отверстия с проколом изоляции (рисунок 11).

Таблица 5. Выбор вилок, соединителей и изоляторов Micro-Match

Рис. 9. Схема вилки прямой для монтажа в сквозные отверстия

Рис. 10. Схема вилки кабельной с прокалыванием изоляции

Рис. 11. Схема соединителя с монтажом в сквозные отверстия с проколом изоляции

Соединители Micro-Match применяются при производстве автомобильных аудио- и мультимедийных систем, систем навигации, игровых консолей, базовых станций, телефонов, телевизионных приставок, аудиотехники.

Соединители для плоских кабелей AMP-Latch

Название серии соединителей AMP-Latch состоит из двух частей: АМР – название торговой марки, и Latch – «защелка».

Соединители AMP-Latch оснащены контактами IDC (Insulation-Displacement Connector – контакты со смещением изоляции). Данные контакты не требуют зачистки и подготовки кабеля. Одного нажатия на крышку розетки достаточно, чтобы проколоть сразу все контакты. Это позволяет значительно сократить трудовые затраты.

Подключение плоского кабеля происходит в четыре этапа:

После разреза изоляции проводник оказывается зажат в вилке. На него действует остаточное давление контакта, зубцы которого плотно зажимают проводник. Такое соединение можно назвать «без доступа воздуха». Следовательно, не будет коррозии и других вредных воздействий внешней среды. Срок службы соединения значительно возрастает.

Основные характеристики соединителей приведены в таблице 6.

Таблица 6. Характеристики соединителей AMP-Latch

Корпуса вилок и розеток имеют элементы конструкции, которые позволяют избежать неправильного соединения.

Двухрядные розетки AMP-Latch (с центральным прямоугольным выступом) предназначены для обжима стандартного плоского кабеля с шагом 2.54 мм. Поставляются с крышкой на корпусе.

Вилки AMP-Latch в низкопрофильном корпусе выпускаются в прямом и угловом исполнении. Схемы приведены на рисунках 12 и 13. Размер «А» и складские артикулы – в таблице 7.

Рис. 12. Схема прямых вилок AMP-Latch

Рис. 13. Схема угловых вилок AMP-Latch

Помимо этого, выпускаются вилки с защелками. Также есть возможность заказать вилки стандартного исполнения прямые (для монтажа в сквозные отверстия с короткими защелками), угловые (для монтажа в сквозные отверстия с длинными и короткими защелками). Складские позиции приведены в таблице 7.

Таблица 7. Складские позиции соединителей AMP-Latch

В комплекте с соединителями AMP-Latch возможно применять различные дополнительные аксессуары, позволяющие сделать использование разъемов еще более удобным и практичным:

Соединители широко используются при производстве промышленного и медицинского оборудования.

Заключение

История компании TE Connectivity насчитывает уже более 50 лет. На сегодняшний день она является одним из ведущих в мире поставщиков специализированных электронных компонентов и промышленных товаров. Компания выпускает более полумиллиона наименований продукции для различных отраслей, от автомобильной, военной, аэрокосмической промышленности, до производства телефонов, компьютеров и бытовых приборов. Соединители для плоских кабелей являются одним из фокусных направлений компании, от их качества зависит работа множества электронных устройств. На основе разъемов FPC, Micro-Match, AMP-Latch, можно организовать все необходимые и возможные внутриблочные соединения.

К преимуществам и отличительным особенностям соединителей производства компании TE Connectivity можно отнести:

TE Connectivity традиционно дружественно настроена по отношению к разработчикам и инженерам. Рассмотренные серии соединителей сопровождаются полным набором документации и чертежей, отчетами испытаний. Есть возможность заказать бесплатные образцы для натурных испытаний.

Источник

FPC/FCC-разъемы компании Omron: надежность, простота и доступность

Автор статьи

(Опубликовано в журнале «Вестник Электроники» №4 2014)

О компании Omron

Компания Omron была основана в 1933 г. Ее подразделения расположены в 35 странах мира, число сотрудников составляет около 25 000 человек, а производственные мощности находятся в Японии, Малайзии, Индонезии и Китае. Omron производит широкую номенклатуру реле, механических переключателей, датчиков, а также различных типов соединителей (FPC/FFC, D-sub, PCB). Подразделение Omron Electronic Components является признанным мировым лидером в секторе электронных компонентов и обеспечивает около 25% от общего оборота компании.

Надежность любого прибора в значительной степени определяется надежностью соединения между отдельными модулями, платами, блоками. В современных портативных устройствах для соединения отдельных печатных плат и функциональных блоков (дисплеев, сенсоров, печатных клавиатур и других устройств ввода) используется технология гибких печатных шлейфов и печатных плат FFC/FPC. В настоящее время соединители FPC/FFC выпускают многие производители, в частности, японская компания Omron.

Технология FFC/FPC-соединений

Рис. 1. Соединение дисплея с процессорной платой посредством FСC

Технология гибких печатных шлейфов (Flat Flexible Cable, FFC), а также гибких печатных плат (Flat Printed Circuit, FPC) была разработана в 70-х годах в качестве альтернативы проволочным межплатным соединениям и традиционной технологии печатных плат. Внедрение прогрессивных технологий FFC/FPC способствовало значительному прогрессу в деле миниатюризации конструкции приборов, уменьшения стоимости, а также улучшения технологичности монтажа соединений электронных устройств, в первую очередь в секторе портативных и мобильных устройств, таких как ноутбуки, калькуляторы и т. п. Именно в тот период началась разработка многими компаниями технологии компактных надежных соединителей для FFC/FPC шлейфов и плат.

FFC – гибкий плоский шлейф, состоящий из множества медных проводников, ламинированных между двумя слоями диэлектрической пленки (полиэстера или полиимида). Гибкие шлейфы используются для создания компактных соединений между печатными платами устройств. Для соединения проводников шлейфа с проводниками на печатной плате используются пайка или же разъемы с зажимными контактами. На рис. 1 показан пример использования FFC-шлейфа для соединения дисплейного модуля с процессорной платой.

Рис. 2. Образец многослойной гибкой печатной платы (FPC) с паяными и разъемными соединениями

В основном гибкие шлейфы применяются для подключения к процессорной плате прибора устройств получения данных или сигналов от ПЗС- и К МОП- матриц, микрофонов, а также устройств ввода информации (сенсорные панели) и вывода (дисплеи, видоискатели). Токи через эти соединения, как правило, невелики – не более нескольких сотен миллиампер, а часто гораздо меньше. Основными требованиями к подобным разъемам являются надежность фиксации, простота монтажа, легкость подключения шлейфа, небольшие габариты (в частности, высота).

FPC-технология похожа на технологию FFC, но в этом случае на гибкой пленке-носителе монтируются электронные компоненты схемы (SMD-резисторы, конденсаторы, микросхемы и другие компоненты). Для соединения с остальными сборочными единицами портативного устройства могут использоваться паяные соединения или же зажимные разъемы. FPC-плата может иметь многослойную структуру и сложную топологию (рис. 2).

Базовая технология FFC/FPC-шлейфов

Гибкий шлейф представляет собой систему медных проводников, сформированных на гибкой диэлектрической пленке. Наиболее широкое использование в качестве оснований шлейфов получили полиимидные пленки, которые, наряду с хорошими электрофизическими и прочностными свойcтвами, характеризуются высокой устойчивостью к термовоздействиям (гибкость пленок сохраняется в широком диапазоне), отсутствием существенных газовыделений в вакууме, а также высокой радиационной стойкостью. Конструкция FFC/FPC-шлейфов показана на рис. 3.

Рис. 3. Конструкция FPC/FFC-шлейфов

Рис. 4. Типичное расположение контактных площадок на гибких шлейфах: а) однорядное; б) двухрядное шахматное

В качестве материала–носителя проводников используется стандартный полиимид или же полиэстер. Толщина шлейфа 0,12–0,3 мм. Исходным материалом для шлейфа служит фольгированный полиимид или полиэстер. Медные проводники формируются фотолитографией и травлением. На рис. 4 показаны различные топологии контактных площадок для FPC-шлейфов.

Соединения, реализованные на FFC/FPC-шлейфах, обеспечивают высокую полосу пропускания сигналов, в частности передачу сигналов LVDS-шин с частотами несколько сотен мегагерц. Для удешевления технологии в ряде применений вместо медных проводников в шлейфах используются проводники на основе серебряно-углеродной проводящей пасты.

Ключевые характеристики FPC/FFC-разъемов

Для реализации разъемных соединений с FFC/FPC-шлейфами применяются низкопрофильные соединители (розетки). Их базовые параметры:

Конструкция контактов и усилие сочленения

В качестве материала пружинящих контактов используется фосфористая бронза с NiAu контактным слоем. В розетках может использоваться различная конструкция контактов, обеспечивающая соединение с проводниками шлейфов, расположенных в различных слоях (сверху, снизу или двусторонний контакт). На рис. 5 показаны сечения для одностороннего контакта к нижней поверхности шлейфа и сечение при двустороннем контакте.

Рис. 5. Сечение FFC/FPC-розеток для контактирования со шлейфами с рабочими контактами, расположенными сверху (upper) и снизу (lower)

Рис. 6. FFC/FPC-разъем с фронтальной поворотной защелкой шлейфа

Существует несколько исполнений FPC-розеток: без фиксатора шлейфа (non-ZIF) или LIF (Light Insertion Force), а также с фиксатором, обеспечивающим нулевое усилие сочленения (Zero Insertion Force, ZIF). В конструкции розетки без фиксатора удержание шлейфа в гнезде корпуса розетки обеспечивается исключительно за счет трения материала шлейфа в зоне контактов с пружинящими контактами розетки. Фиксатор обеспечивает более надежное удержание шлейфа в гнезде за счет прижима пружинящих контактов к контактам шлейфа. Фиксаторы могут располагаться с фронтальной стороны разъема (со стороны вставки шлейфа) или с задней стороны. Также фиксатор может быть движкового (slider) типа или поворотного (rotary). В обоих случаях используется передача усилия подвижного рычага на пружинящие контакты розетки.

При выборе подходящего соединения для FPC-шлейфа нужно учитывать расположение контактов на самом шлейфе (сверху/снизу), ориентацию соединяемых шлейфом плат и разъемов. Двусторонний тип контактов в разъеме позволяет облегчить задачу выбора, гарантируя соединение дорожек шлейфов с расположением контактов в обеих плоскостях.

Разъемы серии XFxx компании Omron

Компания Omron предлагает широкую номенклатуру соединителей для гибких шлейфов и гибких печатных плат, представленных сериями XFxx.

Разъемы Omron для гибких шлейфов имеют малые размеры и широкую номенклатуру для различных применений (множество типов с различным числом и шагом контактов, типами монтажа, ориентации шлейфа, типа фиксации шлейфа). Модификации ZIF и LIF обеспечивают до нескольких десятков подключений/отключений шлейфа (например, для замены блока модуля при ремонте). Конструкция разъемов обеспечивает надежную фиксацию шлейфа с малым контактным сопротивлением менее 100 мОм. От окисления контакты разъемов предохраняет слой золота толщиной порядка 0,12–0,15 мкм поверх никелевого покрытия 2 мкм. В семействе представлены серии разъемов для поверхностного монтажа с вертикальным или горизонтальным подключением шлейфа, а также с различным количеством и расположением контактов.

Комментарий специалиста

Иван Некрасов, инженер по внедрению PT Electronics, ivan.nekrasov@ptelectronics.ru

Компания Omron всем известна прежде всего как производитель реле, кнопок и переключателей. При этом рынок разъемов для компании является сравнительно новым. Тем не менее Omron уже отлично зарекомендовал себя и на этом поприще, конкурируя по качеству с ведущими европейскими производителями и предлагая весьма лояльные цены на свою продукцию. Представленные в статье FPC/FFC-разъемы Omron выгодно отличаются от конкурентов и по техническим характеристикам, и по цене, что дает им возможность заслуженно отвоевывать себе солидную долю на рынке.

Система обозначений для FFC/FPC-разъемов Omron

Система обозначений, принятая для семейства FFC/FPC-разъемов Omron, представлена на рис. 7.

Рис. 7. Система обозначений разъемов семейства XFх

Основные технические характеристики разъемов семейства XFх представлены в таблице 1.

Таблица 1. Основные характеристики разъемов семейства XFх

Для примера рассмотрим характеристики популярной серии соединителей XF2M.

XF2M – серия разъемов Omron для FPC-шлейфов

Разъемы компании Omron серии XF2M для гибких шлейфов имеют от 10 до 60 контактов c шагом 0,5 мм. XF2M отличает двустороннее расположение контактов, что позволяет соединять прямым шлейфом (без перекручивания) узлы, расположенные на верхнем и нижнем слоях печатной платы (рис. 8).

Рис. 8. Разъем с двойными контактами позволяет соединять печатные платы с двусторонней пайкой, не перекручивая шлейф

Серия разъемов XF2M предназначена для соединения сигнальных слаботочных цепей посредством гибкого плоского шлейфа (FPC) толщиной 0,3 мм. Контактная группа допускает протекание постоянного или переменного тока силой до 500 мА.

FPC-разъемы XF2M имеют задний фиксатор шлейфа рычажного типа (рис. 9), конструкция которого обеспечивает более высокую надежность и эффективность по сравнению с другими типами разъемов, у которых фиксатор шлейфа расположен спереди, со стороны ввода шлейфа. Обеспечивается большее удобство монтажа/демонтажа шлейфа и снижается риск повреждения при повороте фиксатора. Контакт со шлейфом сохраняется и в случае открытого фиксатора. Конструкция разъема исключает боковые смещения шлейфа.

Рис. 9. Конструкция фиксатора шлейфа в разъемах серии XF2M

На рис. 10 приведено сравнение разных конструкций фиксаторов FFC/FPC-шлейфа.

Рис. 10. Сравнение конструкции переднего фиксатора шлейфа и заднего фиксатора фирмы Omron

На рис. 11 приведены сравнительные характеристики FFC/FPC-разъемов Omron и разъемов других производителей.

Рис. 11. Сравнительные характеристики FPC-разъемов Omron и конкурирующих производителей

Двусторонний контакт в разъемах Omron позволяет сократить номенклатуру FPC-разъемов в устройстве. Вместо применения разъемов upper/lower можно использовать double sided. Гарантируется отсутствие риска при неправильной ориентации контактов на шлейфах по отношению к плоскости контактов в разъемах. Применение заднего фиксатора позволяет облегчить сочленение шлейфа и увеличить надежность фиксации шлейфа по сравнению с фиксаторами слайдерного типа, а также фронтальными фиксаторами. Конструкция, предназначенная для поверхностного монтажа, а также малые габариты (ширина и высота не превышают 5,9 и 2 мм соответственно) приводят к существенной экономии площади печатной платы и позволяют использовать разъемы XF2M в самых миниатюрных приложениях (рис. 12).

Рис. 12. Использование разных типов FPC-разъемов в мобильных телефонах и ноутбуках

FPC/FFC-разъемы серии XF3M

В обычных FPC/FFC-соединителях замок расположен на FPC/FFC-гнезде. Недостаток заключается в том, что применение чрезмерной силы или поворот плоского шлейфа может привести к расцеплению защелки замка (фиксатора). В конструкции разъема OMRON XF3M этот недостаток устраняется путем использования поворотного фиксатора, расположенного на противоположной стороне гнезда, что обеспечивает повышенную прочность соединения. В разъеме серии XF3M поворотный слайдер, фиксирующий FPC/FFC-кабель в гнезде, устанавливается независимо от самого разъема. Это приводит к повышению эффективности соединения и более надежной фиксации плоского шлейфа. Соединитель имеет высоту 2,0 мм и глубину 6,4 мм (в закрытом состоянии).

Основные конструктивные характеристики разъемов серии XF3M

Электрические параметры разъемов серии XF3M

Это позволяет устанавливать шину независимо от расположения FPC/FFC-гнезда, предотвратить ее смещение, а также избежать самопроизвольного отсоединения при изгибе. Резкий «клик» при защелкивании механизма позволяет убедиться, что шина надежно зафиксирована. Все разъемы имеют двусторонние контакты, что актуально для конструкций, подверженных вибрации, и кроме того, упрощается монтаж, так как нет необходимости различать «верхний» и «нижний» контакты.

LCP (Liquid Crystal Polymer) – жидкокристаллический полимер, относится к классу высококристаллических термопластов. Благодаря низкой вязкости расплава LCP пластмасса легко заполняет очень тонкие стенки, что позволяет изготавливать изделия сложных форм методом литья под давлением. Точность размеров обеспечивается малой (или даже нулевой) усадкой, а также низким коэффициентом теплового расширения. Относительно высокая температура плавления (около +300 °C) позволяет делать термостойкие изделия, обеспечивая возможность поверхностного монтажа пайкой без деформации корпуса. Это дает возможность уменьшать толщину стенок корпуса разъемов, сохраняя прочность.

Области применения FPC/FFC-разъемов Omron:

Заключение

Использование FPC/FFC-разъемов компании Omron серий XF2x и XF3M обеспечивает следующие преимущества по сравнению с аналогичной продукцией других производителей:

Источник