许多多板PCB不会使用板对板连接器或简单的有线电缆来连接PCB。对于只需要相互连接的一对PCB来说,一根单独的电缆或板对板连接器就足够了。然而,许多产品会使用多个相互连接的PCB,而涉及的电缆数量很快就会变得难以管理。保持所有这些电线和电缆有序的解决方案可以非常简单:构建一个线束。
线束有各种形状和大小,它们在机械和电气上都可能变得相当复杂。虽然创建一个能在装配件中工作的线束需要一些设计和组装工作,但线束值得付出这些努力。当产品进入组装阶段且你需要确保电缆连接无误时,这一点尤其重要。所以,如果你想知道你的产品可能会使用哪种类型的线束,请看看这些选项。
最简单的线束类型使用点对点电缆束,并将它们打包成单个线束组件。电缆束可以使用粘合剂、胶带、护套或网状套管打包在一起。这些束中使用的电缆可以是现成的电缆、定制电缆或这些的组合。由于这些电缆的直接连接,通常产生的互连拓扑是点对点。
从连接器出来的电缆可以是分叉的,其中一个连接器的布线分叉到两个不同的目的地。这将用于在一个PCB上有一个单一的插座连接至少两个其他PCB。这是一种更复杂的线束类型,涉及跨不同板混合匹配连接器和插座。
简单的分叉电缆
柔性带线也可以用作线束,这将允许混合使用边缘连接器、表面贴装连接器甚至通孔连接器与一组PCB接口。柔性连接器有一个优点,那就是它们非常扁平,因此它们可能在非常低调的产品中非常有用。在某些产品中,标准线束中的电线束根本无法适应设计,因此柔性电缆成为一个非常有吸引力的选项。
作为线束使用的定制柔性电缆可以有多个分支,连接到不同PCB上的插座。
作为布线束使用时,柔性电缆遵循与柔性PCB相同的设计规则。这里的主要区别在于柔性电缆上连接器的选择。如果柔性带状电缆将反复插拔,则插入PCB插座的柔性电缆上的连接器通常不应该是表面贴装的。原因是柔性聚酰亚胺很容易从SMD焊盘上分离。相反,应选择具有通孔安装辅助或通孔焊接标签的SMD连接器,这将防止连接器插头附近的焊点断裂,并且它将允许电缆反复连接和断开。
如果你想构建一个线束,例如使用分叉电缆,你将需要选择插座和配对连接器以进行所需的连接。连接器供应商通常不会将他们的插头连接器指定为用于线束。通常,这些是压接连接器,允许装配工将线连接上,然后构建出电缆组件或线束。例如,看看下面的Molex连接器。
这个连接器(Molex零件编号 5055651401)使用压接端子进行线缆连接,可以集成到定制线束中。
可以通过使用压接触点轻松构建这种连接器的线束,这些触点滑入连接器中。压接触点将压紧到一根线上,这允许线滑入并在连接器体内固定。一旦连接器与PCB上的插座配对,所需的电气连接就完成了。
对于线束装配工来说,PCB和产品文档将需要包括这些部件,以便在BOM中包含布线和线束组件。你将需要包括:
这可以包含在产品的完整BOM中。我也喜欢直接在连接PCB的原理图中包含这些信息,这样就不会对配对的连接器、压接端子或线缆有任何疑问。一些压接端子需要特殊的压接工具,这些工具的零件编号也应该包含在文档中。
这些材料需要提供给线束装配工,以便可以采购完整的线束。线束可能还应该有自己的物料清单,并且需要一份详细的图纸,显示每个连接器插头上的引脚连接,以及兼容压接件的部件号。线束的文档记录可能会很困难,并且由于缺乏标准化,可能需要一些手工绘制。联系您的电缆组装或线束制造商,确保您提供他们正确装配线束所需的文档。
在构建定制线束或电缆组装时,设计师过去常常通过使用卷轴线或甚至使用线绳,在原型外壳中布线来进行。然后必须手工组装线束,以检查它是否适合外壳。如果使用柔性电缆作为线束,则需要构建柔性原型,这对于薄聚酰亚胺柔性带来说可能相当昂贵。
显然,这既昂贵又耗时,特别是当您仅仅试图估计外壳内的布线长度时。如今的设计团队应该利用MCAD应用程序和外壳的3D模型来估计和设计电缆尺寸。这些工具可以轻松绘制各种形状和尺寸的电缆,并插入弯曲以在线束内可视化电缆路径。
在SolidWorks中设计的线束
这样做的一个附加好处是,它还允许在外壳内的PCB的3D机械模型中试验连接器的放置。连接器的3D模型,如STEP模型,大多数连接器制造商都广泛提供,可以在ECAD和MCAD应用程序中快速使用。
这个带焊接标签的锁定夹连接器(Samtec部件号PES-04-01-S-VT-LC)为任何柔性电缆安装的接口连接器提供额外加固。