Подписка на новости

Опрос

Нужны ли комментарии к статьям? Комментировали бы вы?

Реклама

 

2008 №1

Соединители SMP. Новые возможности для микроэлектроники СВЧ

Джуринский Кива


К современным изделиям микроэлектроники СВЧ предъявляют все более сложные, нередко взаимоисключающие требования: многофункциональность, плотность компоновки, минимальные габариты и масса, возможность высокопроизводительной сборки, высокая надежность. При этом необходимо обеспечить высокий уровень выходных параметров во все возрастающем диапазоне частот (до 40 ГГц и более), герметичность, стойкость изделий к воздействию вибрационных и ударных нагрузок.



Важную роль при создании таких изделий играют устройства для ввода и вывода сигналов СВЧ — радиочастотные соединители. В ответ на повышение требований был разработан класс микроминиатюрных соединителей SMP с предельной рабочей частотой 40 ГГц, обеспечиваю щих быстрое и надежное соединение «вилки» и «розетки». В отличие от традиционного резьбового соединения в соединителях SMP было использовано соединение «вилки» и «розетки» защелкиванием (snap-on, pushon). Известны и другие безрезьбовые микроминиатюрные соединители для монтажа на печатные платы, работающие по принципу защелкивания: MMS, MMT, MMBX, UMP и др. [1]. Однако они рассчитаны на предельную частоту от 4 до 12,4 ГГц. И только соеди нители SMP прочно заняли свое место среди компонентов миллиметрового диапазона длин волн.

Конструкция соединителей SMP

Конструкция микроминиатюрных соединителей SMP представлена на рис. 1, а их внешний вид показан на рис. 2.
Конструкция соединителей SMP
Рис. 1. Конструкция соединителей SMP: а) полное и ограниченное защелкивание б)Скользящее защелкивание
Соединение внутренних проводников «вилки» и «розетки» — обычное цанговое. Для реализации соединения защелкиванием наружных проводников на внутренней по верхности корпуса «вилки» сделана канавка, в которую защелкивается выступ на наружной поверхности стыкуемой части «розетки». «Розетка» имеет продольные разрезы, изготовлена из упругого материала и представ ляет собой пружинный элемент.

Внешний вид соединителей SMP
Рис. 2. Внешний вид соединителей SMP

Известны следующие конструктивные ва рианты соединения snap-on: 1. Полное защелкивание, или блокировка (full detent, lock-on), используемая в соедини телях, работающих в условиях жесткой вибрации (рис. 1а). «Detent» определяется как механизм, который временно сохраняет одну часть в определенном положении от носительно другой и может быть реализо ван при приложении усилия к одной из частей. Для рассоединения «вилки» и «розет ки» требуется специальный инструмент— экстрактор. Допускается до 100 циклов со единения-рассоединения. 2. Ограниченное защелкивание (limited detent, half detent). В этом варианте диаметр формующей части «вилки» — ∅А отличается от диаметра выступа меньше, чем в случае блокировки. Рассоединение пары соединителей возможно и без применения экстрак тора. Допустимое количество соединений рассоединений — 500.

Соединители «вилка» для полного и огра ниченного защелкивания отличаются лишь диаметром А (рис. 1а): в первом случае ∅А = 2,9+0,1 мм, во втором — 3,0+0,1 мм. При меньшем диаметре происходит большее сжатие пружинящей входной части «розетки» и более полное защелкивание. 3. Скользящее соединение (smooth bore, slide-on, blind mate connection), осуществляемое за счет распружинивания выступа «вилки» после ее введения в «розетку» с гладкой (без ка навки) внутренней поверхностью (рис. 1б). Типичное применение этого варианта — соединение и рассоединение материнской и дочерней печатных плат. Допустимое количество циклов соединения — более 1000. Многие производители выпускают «вилки», в которых применено также соединение catcher's mitt — разновидность скользящего соединения. Главное его отличие — наличие достаточно широкой заходной фаски под углом 45°. Благодаря этому еще больше облег чается соединение «вилки» и «розетки» в случае их несоосности в момент стыковки. Для «вилок» всех типов применяют один и тот же ответный соединитель «розетка».

Классификация соединителей SMP

На рис. 3 приведена классификация соединителей SMP.
Классификация соединителей SMP
Рис. 3. Классификация соединителей SMP

Разработаны и выпускаются герметичные и негерметичные «вилки»: приборные, для установки в отверстия печатных плат (PCB surface mount) и для поверхностного монтажа на платы (surface mount, solder-in surface mount). Разновидностью двух последних «вилок» являются «вилки», устанавливаемые на концах печатной платы (edge mount, end launch). Созданы кабельные соединители «розетка» и «вилка» под полужесткий кабель 0,047″, 0,086″ (RG405) и подходящий гибкий кабель (для работы на частотах до 12 ГГц), а также большое число одноканальных и межканальных адаптеров.

Соединители SMP соответствуют военному стандарту MIL-STD-348A и включены в европейские стандарты 94007/94008 DESC. Соединители изготавливают в соответствии с европейской директивой RoHS (Restriction of Hazardous Substances) о запрете применения свинца и других вредных веществ, всту пившей в действие с 1 июля 2006 года.

Приборные «вилки»

Приборная «вилка», монтируемая в стен ку корпуса изделия, имеет несколько вариантов конструктивного исполнения. Наиболее широко применяют «вилку» в корпусе с внутренним металлостеклянным спаем цент рального проводника диаметром 0,38 мм. Корпус и центральный проводник изготавливают из железо-никель-кобальтового спла ва 29НК (ковар, за рубежом — сплав F15). В качестве диэлектрика используют стекло Corning 7070 c очень низкой для стекол диэлектрической проницаемостью — 4,1. Такое сочетание нельзя признать оптимальным, так как ковар магнитен, а стекло имеет достаточно высокий тангенс угла диэлектрических по терь, резко возрастающий с увеличением частоты и температуры. Но данные материалы обеспечивают получение герметичного спая при низких технологических затратах. В негерметичных «вилках» в качестве диэлектрика чаще всего применяют фторопласт (PTFE), иногда торлон (полиимидный материал).

Зарубежные фирмы выпускают разнообразную номенклатуру «вилок» с различной длиной и конфигурацией участка центрального проводника, контактирующего с печат ной платой (прямой, ступенчатый, со скругленным торцом и др.). Разработаны «вилки» с наружным диаметром корпуса 3,7; 3,8; 4,2 мм, длиной 3,56; 4,0 и 4,57 мм и длиной выступающего из корпуса центрального проводника 1,8; 2,16; 2,3 мм. Кроме того, разработаны составные «вилки» — отдельный корпус (без центрального проводника) с внутренней геометрией, обеспечивающей защелкивание, который наде вается на металлостеклянный СВЧ-ввод, предварительно установленный в стенку изделия. В этом случае ввод является внутрен ним, а корпус — наружным проводником соединителя. Такой корпус (shroud) бывает резьбовым (shroud thread-in mount), фланце вым с двумя крепежными отверстиями на фланце (shroud 2 holes flange mount) или запрессовываемым в стенку изделия (shroud press-in mount). Корпуса обычно изготавливают из нержавеющей стали с пассивирован ной поверхностью.

Соединители изготавливают с высокой точностью размеров (0,025 мм) и высокой чисто той поверхности. Основным видом покрытия металлических деталей является золото, гальванически нанесенное по подслою никеля.

«Вилки» для установки в отверстия печатной платы

В настоящее время созданы разнообразные компоненты для монтажа непосредственно на печатные платы, в том числе и соединители, монтируемые в металлизированные от верстия в платах. Разработаны прямые и угловые «вилки» с разным числом выводов (PCB mount, PCB receptacle). Вилки выпуска ются в основном для ограниченного защелкивания или скользящего соединения. Их монтаж на плату осуществляется запрессовыванием или низкотемпературной пайкой. По технологии запрессовывания размер металлизированного отверстия подбирается таким, чтобы образовывалось прочное газонепроницаемое электрическое соединение с пружинящим выводом специальной конфигурации. Запрессовывание не имеет не достатков, присущих низкотемпературной пайке: отсутствуют напряжения в плате и ее загрязнение остатками флюса. В случае низкотемпературной пайки зарубежные компа нии рекомендуют использовать прогрессив ную технологию pin-in-paste.

Переход с коаксиальной на микрополос ковую линию из-за различия в структурах этих линий и используемых материалах является основной проблемой при примене нии соединителей для монтажа на платы. В связи с этим соединители имеют ограниченный рабочий частотный диапазон (пре дельная частота 26,5 ГГц) и более высокий уровень КСВН (более 1,2 на частотах до 6 ГГц и 1,3 на частотах до 18 ГГц). Для обеспечения контролируемого импеданса такого перехода необходимо в каждом конкретном случае рассчитывать и создавать на печатной плате систему металлизированных контактных площадок в области установки соединителя (footprint, pad или land).

Выводы и корпус соединителя обычно из готавливают из латуни и покрывают золотом. Компания Rosenberger применяет в своих Рис. 3. Классификация соединителей SMP соединителях экономичное немагнитное по крытие AuroDur — тонкий слой золота (тол щина 0,8 мкм) поверх слоя химически осаж денного никеля.

«Вилки» для поверхностного монтажа на печатную плату

Эти соединители были специально разработаны под требования технологии поверх ностного монтажа. Соединитель монтируют низкотемпературной пайкой на полоски и контактные площадки микрополосковой линии. В случае копланарной микрополосковой линии не требуются сквозные метал лизированные отверстия в печатной плате. Такие соединители обеспечивают высокую плотность монтажа, высокую производитель ность сборки и снижение стоимости изделий. Соединители для поверхностного монтажа имеют преимущества по сравнению с соединителями для монтажа в отверстия платы. Так, например, у лучших соединителей компании Rosenberger КСВН на уровне 1,35 да же в диапазоне частот от 12 до 40 ГГц и 1,1 на частотах до 12 ГГц. Однако в подавляющем большинстве случаев предельная частота соединителей, монтируемых на поверхность платы, ограничивается 20 ГГц. Типичная величина КСВН-соединителей — менее 1,1 на частотах до 6 ГГц и не более 1,2 в диапазоне частот от 6 до 12 ГГц. Достижение опти мальных параметров соединителя затруднено вследствие неконтролируемого импеданса перехода с коаксиальной на микрополосковую линию, недостаточного электромагнитного экранирования и ряда других причин. Следу ет подчеркнуть, что высокий уровень параметров обеспечивается только при оптимальной конструкции области footprint. Расчет этой области производится по специальным программам на основе граничного элементного анализа.

Соединители для поверхностного монта жа обычно выпускают в вариантах с ограниченным защелкиванием и скользящим со единением. Корпус соединителя изготавливают из латуни, центральный проводник из латуни или бериллиевой бронзы. В качестве диэлектрика используют фторопласт, Peek, LCP (жидкий кристаллический полимер с диэлектрической проницаемостью око ло 2,9 и допустимой температурой нагрева 280 °С). Все металлические детали покрывают золотом по подслою никеля.

«Вилки», устанавливаемые на концах печатной платы

Как следует из названия этих соедините лей, их устанавливают низкотемпературной пайкой на концах микрополосковых линий. Концевые соединители имеют лучшие пара метры согласования, чем стандартные соеди нители с коаксиальной линией, перпендику лярной микрополосковой линии. Они приме няются в микрополосковых устройствах СВЧ, использующих тонкие (толщиной до 0,2 мм) диэлектрические подложки печатных плат. В варианте end launch в настоящее время вы пускают многие стандартные соединители: SMA, N и др. С их помощью соединяют, на пример, дочернюю и материнскую платы (card edge connector).

Разработаны прямые и угловые «вилки» SMP для полного и ограниченного защелки вания. Предпочтительнее угловая конструкция, так как она обеспечивает параллельность коаксиальной линии соединителя и микрополосковой линии на плате.

Кабельные соединители «розетка»

Кабельные соединители SMP, прямые и уг ловые, выполнены в основном в варианте «розетка». Они предназначены для работы с миниатюрным полужестким кабелем 0,086″ (RG405) и 0,047″. Многие фирмы выпускают и кабельные соединители «вилка», а также соединители для работы с гибким кабелем. Обзор кабельной продукции ряда зарубежных фирм выполнен в работе [2]. Подготовленный к установке кабель заводят в соединитель и припаивают его цент ральный проводник к гнездовому контакту, а наружный проводник — к корпусу соединителя. Для удобства монтажа кабеля в зад ней стенке углового соединителя предусмотрено отверстие. После пайки его закрывают металлической крышкой.

На корпусе «розетки» установлены антиударное кольцо (anti-rock ring) и кольцо из резины, поглощающей СВЧ (EMI ring). При нажатии на антиударное кольцо экстрактором происходит сжатие выступа кор пуса «розетки», и ее можно извлечь из «вилки». Оно также предохраняет соединитель от неправильных действий оператора. Применение кольца из поглощающей резины улуч шает электромагнитное экранирование соединителя. Корпус и гнездовой контакт «розетки» изготавливают из бериллиевой бронзы, упроч ненной термической обработкой, антиударное кольцо — из латуни или бериллиевой бронзы, а изолятор — из фторопласта. Необходимо высокое качество механической об работки деталей соединителей: допуски на размеры — 0,025 мм, на углы — 5°, высота неровностей поверхности — не более 0,08 мкм. Металлические детали соединителя покрыва ют слоем золота толщиной 1–2 мкм по подслою никеля.

Адаптеры

Разработано и выпускается большое число одноканальных (in-series adaptors) и меж канальных (between series adaptors) адаптеров. Большая часть одноканальных адаптеров SMP–SMP создана в варианте «розетка»– «розетка». В зарубежной литературе они получили название «bullet» (дословно — «пуля»). Их основное назначение — гибкая связь между печатными платами, на которых установлены соединители «вилка». Межканальные адаптеры разработаны в вариантах SMP–SMА, SMP — 3,5 мм, SMP — 2,92 мм, SMP — 2,4 мм для различных сочетаний «розетка» и «вилка». Такие адаптеры необходимы для соединения со стандартными выход ными разъемами радиоизмерительной аппаратуры (панорамные измерители КСВН и ослабления, анализаторы спектра и др.), а также для стыковки модулей СВЧ с разными выходными разъемами.

Параметры соединителей SMP

Основные параметры приборных соединителей SMP представлены в таблице 1.

Параметры приборных соединителей SMP зарубежных компаний.
Таблица 1. Параметры приборных соединителей SMP зарубежных компаний
Следует подчеркнуть, что КСВН и прямые потери СВЧ зависят от типа соединителя, а для кабельных соединителей — еще и от типа применяемого радиочастотного кабеля. Наименьшие КСВН и прямые потери имеют одноканальные адаптеры, наибольшие — угловые кабельные соединители. Так, по данным компании SV Microwave в диапазоне ча стот до 26,5 ГГц для одноканального адаптера максимальный КСВН равен 1,15, потери— 0,5 дБ, а для кабельного соединителя — соответственно 1,35 и 0,6 дБ. Средняя допустимая мощность, проходящая через соединители SMP, в зависимости от частоты представлена в таблице 2 (данные компании Dynawave)

Средняя допустимая мощность (Вт)
соединителей SMP
Таблица 2. Средняя допустимая мощность (Вт) соединителей SMP

В логарифмическом масштабе частотная зависимость мощности имеет линейный характер. Приведенные данные получены при условии: атмосферное давление на уровне моря, температура 38 °С (100° по Фаренгейту). При других значениях температуры и давления необходимо вводить поправочные коэффициенты. Например, при температуре 20 °С допустимая мощность возрастает в 1,3 раза.

Компании — производители соединителей SMP

В таблице 3 представлены сводные данные о выпускаемой продукции зарубежных компаний, специализирующихся на выпуске со единителей SMP. Эти данные не претендуют на абсолютную достоверность и исчерпывающую полноту. Они лишь свидетельствуют о возросшей потребности в соединителях SMP, а также о том, что в настоящее время большинство зарубежных производителей осуществляют их выпуск. Следует также подчеркнуть, что в таблице 3 приведены только те типы соединителей, поставку которых компания гарантирует. По желанию заказчика компании мо гут разработать и поставить и другие модификации соединителей. По нашим данным, из 21 компании, приведенной в таблице 3, полный набор соединителей SMP производят только 5 компаний. Приборные «вилки» выпускают 18, кабельные соединители — 18, адаптеры — 16, со единители для монтажа в отверстия платы— 13, для поверхностного монтажа— 11 и концевые соединители — 10 компаний. Кроме перечисленных компаний, отдельные типы соединителей SMP выпускают Corry Micronics Inc., GigaLine Inc., Connecting Devices Inc., HY Resource Inc., Cosmetic Resources Co.,Ltd., Compel Group, Zifor Enterprise Co.Ltd. и некоторые другие компании.

Соединители SMP зарубежных компаний
Таблица 3.Соединители SMP зарубежных компаний
Одним из лидеров в производстве соеди нителей SMP является Rosenberger Hochfrequenztechnik GmbH&Co.KG. Компания производит весь спектр этих соединителей. При борные соединители «розетка» и «вилка» этой компании показаны на рис. 4.
Приборные соединители SMP
компании Rosenberger
Рисунок 4.Приборные соединители SMP компании Rosenberger

Кроме стандартных кабельных соедините лей «розетка» под полужесткий кабель 0,047″ и 0,086″ выпускаются кабельные соедините ли «вилка» (4 наименования) и соединители под гибкий кабель (9 наименований). Компания выпускает только стандартные прямые и угловые герметичные «вилки» с внутренним спаем центрального проводника. Основной упор сделан на выпуск соединителей для печатных плат. Полагая, что наиболее перспективно применение соединителей SMP для межплатного соединения в модульных конструкциях современных изделий с плотной компоновкой, Rosenberger отдает предпочтение соединителям для поверхностного монтажа с ограниченным за щелкиванием и скользящей посадкой. Кроме того, производятся все необходимые адаптеры — 12 одноканальных с различным сочетанием «вилки» и «розетки» и 5 межканальных для сочетания с SMA и 2,92 мм соединителями. Компания Radiall предлагает широкий спектр (100 наименований) соединителей SMP (фирменное обозначение SBMO) и, прежде всего, разнообразные приборные «вилки»: герметичные, с внутренним спаем центрального проводника (12), фланцевые (9), резьбовые (3) и запрессовываемые в кор пус изделия (6 наименований). Предельная частота большинства таких «вилок» — 18 ГГц. Radiall выпускает разнообразные соедините ли для печатных плат, а также одноканальные (3) и межканальные (8) адаптеры. Калифорнийская компания Micro-Mode Products наряду с производством соедините лей типа SMA, TNC и др. специализируется на разработке и выпуске всех типов соедини телей SMP (фирменное обозначение MMSP), а также их более миниатюрных аналогов SMPM и MSSS (с предельной частотой 75 ГГц). В рекламных материалах компании утверждается, что предельная частота выпускаемых соединителей SMP не 40, а 50 ГГц. В распоряжении потребителей имеются 19 одноканальных адаптеров SMP–SMP и 51 меж канальный адаптер SMP–SMА, SMP — 2,92 мм, SMP— 2,4 мм. По данным компании, во всем диапазоне частот КСВН выпускаемых адаптеров не превышает 1,1, а прямые потери СВЧ равны 0,001+0,01565·√fГГц (менее 0,12 дБ). Кабельные соединители «розетка» и «вилка» этой компании (более 30 наименований) предназначены для работы с полужестким кабелем 0,086″ (RG405) и 0,047″, а также с гиб ким кабелем некоторых типов. Компания SM Electronics освоила выпуск основных типов соединителей SMP, кроме адаптеров. Основное внимание уделено выпуску приборных «вилок» и «вилок» для установки на печатные платы (68 наименований). Конструкция соединителей SMP была впервые предложена Gilbert Corning. Соединители этой компании, называемые GPO connectors, полностью совместимы с соединителями SMP. Компания выпускает все необходимые приборные соединители «вилка», кабельные соединители и адаптеры. Однако в ассортименте ее продукции отсутствуют соединители для печатных плат. Все типы соединителей SMP производят также Amphenol, JС.Electronics Inc., а также Sabritec (за исключением «вилок» для поверх ностного монтажа), но разновидностей соединителей сравнительно немного. Большую серию приборных «вилок», а также кабельных соединителей предлагает Dynawave Inc. По данным этой компании уровень прямых потерь СВЧ выпускаемых «вилок» в 2,5 раза ниже, а КСВН существенно меньше, чем у аналогов других компаний. Molex RF/Microwave предлагает большинство типов соединителей SMP, кроме «вилок» приборных и для монтажа на платы. Pasternack Enterprises Inc. производит основные типы соединителей SMP, кроме адап теров. По сравнению с другими компаниями ассортимент соединителей невелик. Applied Engineering Products (AEP), Connecting Devices, M/A-COM (Tyco) и AMP (Tyco) выпускают приборные соединители «розетка» и «вилка», а также адаптеры. Пара метры соединителей совпадают с параметра ми аналогов других компаний. «Вилки» для установки на печатные платы эти компании не производят. Spectrum Electrotechnik GmbH выпускает большую серию приборных соединителей «розетка» и «вилка» и адаптеров, но не производит соединители для поверхностного монтажа. В перечне продукции Astrolab Inc. имеются все соединители, кроме приборных «вилок» и концевых соединителей для печатных плат. SV Microwave выпускает достаточный ассортимент приборных соединителей «розет ка» и «вилка» и адаптеров, но не производит соединители для установки в отверстия печатных плат и для поверхностного монтажа. Известная швейцарская компания Huber+ +Suhner выпускает соединители SMP (фир- менное обозначение SMPX) и мини-SMP (предельная частота 65 ГГц). Выпускаются: • стойкие к радиации прямые кабельные со единители «розетка» (3 типа) для двух диа пазонов частот: 0–8 ГГц с КСВН до 1,12 и 8–40 ГГц с КСВН не более 1,22; • приборные фланцевые с двумя отверстия ми на фланце (2 типа); • приборные «вилки» (2 типа). Компания производит также одноканальные адаптеры (5 типов), межканальные адаптеры SMP— 2,92 мм (7 типов) и «вилки» для поверхностного монтажа. Tensolite, Special Hermetic Products, имеющие большой опыт производства металло стеклянных спаев, выпускают широкую номенклатуру герметичных приборных «вилок». Кроме того, Tensolite выпускает значительное число модификаций соединителей «вилка» для монтажа в отверстия и поверхностного монтажа на платы. Кабельные соединители и адаптеры эти компании не производят. W.L.Gore & Associates, наряду с 6 типами «вилок» приборных и для монтажа в отверстия, производит 20 межканальных и 2 ми ниатюрных одноканальных адаптера «розетка» — «розетка». По данным компании, адаптеры имеют приемлемый уровень КСВН и прямых потерь даже на частотах до 100 ГГц. Кроме рассмотренных компаний все типы соединителей SMP выпускает также IMS Connector System (www.imscs.com): вилки с ограниченным защелкиванием и со скользящей посадкой для поверхностного мон тажа и для монтажа в отверстия, кабельные соединители и адаптеры. Адаптеры длиной от 6,75 до 24,2 мм предназначены для межплатного соединения при расстоянии между платами от 9,8 до 27,2 мм. Однако предельная рабочая частота соединителей ограниче на 12 ГГц, а по уровню КСВН (1,3 на частотах до 12 ГГц) соединители этой компании существенно уступают аналогам других производителей.

Применение

Соединители SMP не предназначены для использования в радиоизмерительной аппарату ре. В ней традиционно применяют прецизионные резьбовые соединители с воздушными ко аксиальными линиями 3,5, 2,92, 2,4 и 1,85 мм. Возросший интерес производителей изделий микроэлектроники СВЧ к соединителям SMP обусловили три фактора: миниатюрность, возможность быстрого соединения и высокий уровень параметров в диапазоне частот до 40 ГГц. Главное применение соединителей SMP— межплатные соединения в современных мо дульных конструкциях изделий СВЧ с высокой плотностью монтажа — рис. 5.

Применение соединителей SMP для межплатных соединений (предоставлено компанией Rosenberger)
Рисунок 5.Применение соединителей SMP для межплатных соединений (предоставлено компанией Rosenberger)

В этом случае на одной из плат устанавливают соединитель «вилка» с ограниченным защелкиванием, а на другой — «вилку» со скользящим соединением. Соединение «вилок» производят при помощи адаптера «розетка» — «розетка» (рис. 6).

Соединение «вилок»,
установленных на платах при помощи адаптеров
(предоставлено компанией Rosenberger)
Рисунок 6. Соединение «вилок», установленных на платах при помощи адаптеров (предоставлено компанией Rosenberger)

При рассоединении плат адаптер остается на плате с «вилкой», имеющей ограниченное защелкивание. Расстояние между платами может быть разным в зависимости от длины примененного адаптера. Благодаря скользящему соединению обеспечиваются приемлемый уровень парамет ров, многократность и надежность соединения плат даже при значительной аксиальной и радиальной несоосности между осями соединителей (рис. 7).

Соединение двух «розеток» SMP и адаптера в случае их аксиальной и радиальной несоосности
Рисунок 7. Соединение двух «розеток» SMP и адаптера в случае их аксиальной и радиальной несоосности

Максимальная радиальная несоосность XR «вилки» и адаптера (bullet) зависит от расстоя ния L между платами (длины адаптера) и углового отклонения α между осями «вилки» и адаптера:

Формула

Максимальная величина угла отклоне ния — 4°. Максимальная аксиальная несоосность до 0,7 мм допустима только при применении «вилки» со скользящим соединением на сто роне платы. С учетом радиальной несоосности реальная аксиальная несоосность может быть в пределах от 0,1 до 0,6 мм. Второе важное применение соединителей SMP— сложные многофункциональные модули СВЧ с высокой плотностью компонов ки. В таких модулях для размещения стандартных резьбовых соединителей просто не хватает места. В качестве примера на рис. 8 показаны сравнительные размеры SMP и 2,92-миллиметровых соединителей, также работающих в диапазоне частот до 40 ГГц.

Сравнение SMP и 2,9Bмиллиметровых соединителей
Рисунок 8. Сравнение SMP и 2,9Bмиллиметровых соединителей

Благодаря жесткой конструкции соединители с полным защелкиванием сохраняют свои параметры при работе в условиях вибраций и ударных нагрузок. Поэтому они на шли применение в модулях СВЧ аэронавигационного и аэрокосмического назначения, в активных фазированных решетках, радарах и других изделиях специального назна чения. В современных модулях СВЧ применяют соединители SMP как приборные, так и для установки на печатные платы. Миниатюрность этих соединителей обеспечивает возможность их установки в модулях даже при расстоянии между осями пары соедини телей всего 4,8 мм (рис. 9).

Соединение «вилок» с прямыми и угловыми
«розетками» (с сайта www.radiall.com)
Рисунок 9. Соединение «вилок» с прямыми и угловыми «розетками» (с сайта www.radiall.com)

Привлекательной особенностью соединителей SMP для печатных плат является воз можность их высокопроизводительной автоматизированной установки на платы по тех нологии поверхностного монтажа — SMT (surface mount technology). SMT состоит из следующих операций: подготовка поверхности платы, нанесение паяльной пасты на кон тактные площадки, установка на них соединителей, пайка и очистка платы после пайки от остатков флюса. Пасту наносят специальными дозаторами или трафаретной печатью. Соединители поступают на сборку на лентах- носителях, и автоматические укладчики устанавливают их на контактные площадки. В зависимости от конструкции сборки и имеющегося оборудования применяют следую щие способы пайки: волной припоя, инфракрасная, в парогазовой фазе, лазерная или с резистивным нагревом. Технология поверхностного монтажа повышает стабильность и воспроизводимость параметров изделий и в серийном производстве обеспечивает снижение до 50% стоимости изделий.

Заключение

Применение соединителей SMP открыва ет новые возможности для совершенствова ния изделий микроэлектроники СВЧ: увеличение плотности компоновки и дальнейшая миниатюризация, повышение производительности монтажа и снижение стоимости, повышение воспроизводимости параметров и надежности изделий. Многие зарубежные компании разработали и выпускают еще более миниатюрный аналог этих соедините лей — мини-SPM (SMPM) с предельной рабочей частотой 65 ГГц. Эти соединители за служивают отдельного рассмотрения. Остается с сожалением констатировать, что в нашей стране соединители SMP в настоящее время не производятся. Поэтому в слу чае необходимости разработчикам отечественной аппаратуры СВЧ необходимо исполь зовать соединители ведущих зарубежных компаний Rosenberger, Radiall, Amphenol, Molex и др.

Литература

1.Джуринский К. Миниатюрные коаксиальные ра- диокомпоненты для микроэлектроники СВЧ. М.: Техносфера, 2006. 2. Browne J. Cables and Connectors Forge Critical Lincs. Microwaves&RF, April 2007.

Скачать статью в формате PDF  Скачать статью Компоненты и технологии PDF

 


Другие статьи по данной теме:

Сообщить об ошибке