O que é o conetor FPC
O conetor FPC, nome completo do conetor de circuito impresso flexível, é um tipo de conetor de circuito impresso em ziguezague flexível.
A composição do conetor FPC
O conetor FPC (conetor de circuito impresso flexível) é um componente eletrónico de precisão. A sua estrutura foi concebida para conseguir uma ligação eléctrica e uma fixação mecânica fiáveis.
1. composição dos componentes principais
- Contactor flexível
Como componente central do conetor, o contactor elástico é normalmente feito de material altamente elástico, como uma placa de aço ou bronze fosforoso, para garantir um contacto elétrico estável e propriedades mecânicas duradouras.
- Mecanismo de encaixe
O mecanismo de encaixe preciso foi concebido para localizar com precisão e fixar firmemente a posição relativa entre o conetor FPC e a placa de circuitos para evitar deslocações ou afrouxamentos durante a utilização.
- Concha protetora
A estrutura do invólucro não só proporciona proteção mecânica, como também tem a importante função de fixar os componentes internos para garantir a integridade estrutural global e a fiabilidade do conetor.
1. componentes de melhoria do conetor FPC de alto desempenho
- Conjunto do núcleo de borracha
Função: Proporcionar proteção dos terminais, isolamento elétrico, conetividade e aumentar a resistência mecânica.
Processo de fabrico: moldagem por injeção de precisão
Material: PA9T e outros plásticos de engenharia de alto desempenho
- Língua guia
Funções: Cravação de cabos, isolamento elétrico, posicionamento de ligações e reforço estrutural.
Processo de fabrico: moldagem por injeção de alta precisão
Material: PA10T, PP,S e outros plásticos de engenharia resistentes a altas temperaturas.
- Terminal condutor
Função: Assegurar a transmissão eficiente de sinais electrónicos
Processo de fabrico:Estampagem de precisão combinada com galvanoplastia (revestimento de ouro/estanho).
Material:Bronze fosforoso e outras ligas altamente condutoras
- Soldar a peça de fixação
Função: Posicionamento preciso, fixação mecânica e reforço da resistência estrutural.
Processo de fabrico: estampagem com tratamento por galvanoplastia
Material: bronze e outras ligas de alto desempenho
Esta conceção modular permite que os conectores FPC satisfaçam os requisitos rigorosos dos produtos electrónicos modernos em termos de ligações de alta densidade e fiabilidade, adaptando-se simultaneamente às necessidades da produção automatizada. A seleção cuidadosa dos materiais para cada componente e o processo de fabrico de precisão garantem que o conetor tem um excelente desempenho em termos de desempenho elétrico, resistência mecânica e fiabilidade a longo prazo.
Classificação do conetor FPC
Os conectores FPC podem ser classificados de acordo com o passo, a estrutura e a utilização para satisfazer as necessidades de diferentes cenários de aplicação.
1. classificação de acordo com o passo
O passo do conetor FPC determina o seu grau de integração e os cenários aplicáveis. As principais especificações incluem:
0,3 mm: ligação de densidade ultra-alta para dispositivos miniaturizados (por exemplo, dispositivos portáteis, sensores em miniatura).
0,5 mm: design compacto convencional, amplamente utilizado em produtos electrónicos de consumo (por exemplo, smartphones, tablets).
0,8 mm & 1,0 mm: passo de uso geral, adequado para dispositivos com requisitos de espaço mais reduzidos (por exemplo, controlo industrial, eletrónica automóvel).
Quanto menor for o passo, maior será a integração, mas também maiores serão os requisitos de precisão de fabrico e o processo de montagem.
2. categorizado por estrutura
Diferentes concepções estruturais para se adaptarem a diferentes necessidades de ligação, os principais tipos incluem:
Contacto de topo:
Os terminais estão localizados acima da tomada, ocupando pouco espaço, e são adequados para projectos compactos com restrições de altura.
Contacto inferior:
Os terminais estão localizados por baixo do recetáculo para uma ligação mais segura, adequada para cenários resistentes a vibrações e de elevada fiabilidade.
Flip-Lock:
Os FPCs com fecho de correr podem ser facilmente inseridos e removidos virando a placa de cobertura e são frequentemente utilizados em aplicações em que os FPCs têm de ser substituídos frequentemente (por exemplo, equipamento de teste).
Deslizador:
Adoptando um mecanismo de bloqueio deslizante, a ligação é mais sólida, adequada para requisitos de elevada vibração e elevada fiabilidade (como a eletrónica automóvel e o equipamento industrial).
3. classificação por utilização
Os conectores FPC podem ser divididos em diferentes tipos de acordo com a ligação:
Board-to-Board (Direção a Direção):
Ligação de duas placas de circuito impresso, adequada para a conceção de empilhamento de várias camadas (como equipamento eletrónico modular).
Fio a placa (Wire-to-Board):
Cabo de ligação e PCBO módulo de controlo de potência é normalmente utilizado na transmissão de energia e de sinais (por exemplo, ecrã, módulo de câmara).
FPC para FPC:
Ligação direta de dois circuitos flexíveis, adequada para dispositivos dobráveis, eletrónica flexível (por exemplo, telefones com ecrã dobrável, sensores flexíveis).
Esta categorização ajuda os engenheiros a escolher o tipo certo de conetor FPC de acordo com as restrições de espaço, estabilidade da ligação, cenários de aplicação e outras necessidades.
Vantagens do conetor FPC
Com a sua conceção estrutural e propriedades materiais únicas, os conectores FPC apresentam excelentes vantagens de desempenho no equipamento eletrónico moderno, incluindo principalmente os seguintes aspectos
1. elevada flexibilidade
Adoptando uma conceção de circuito flexível, pode adaptar-se a uma disposição espacial complexa e a requisitos dinâmicos de flexão, sendo amplamente utilizado em dispositivos de dobragem, eletrónica vestível e outros cenários que requerem uma elevada adaptabilidade da forma.
2. excelente desempenho elétrico
A conceção de baixa impedância e baixa perda de sinal garante uma transmissão estável de sinais de alta velocidade, adequada para sistemas electrónicos de alta frequência e alta precisão (por exemplo, comunicação 5G, ecrã de alta definição, etc.).
3. ultra-fino e leve
Design de estrutura compacta, a espessura pode ser tão baixa quanto 0,3 mm ou menos, economia de espaço significativa, especialmente adequada para dispositivos electrónicos portáteis (como telefones inteligentes, tablet PCs, drones, etc.).
4. excelente adaptabilidade ambiental
Com resistência à flexão (mais de 100.000 vezes), resistência a altas temperaturas (até 125 ° C), resistência à humidade e à corrosão, etc., para satisfazer as necessidades da eletrónica automóvel, do equipamento industrial e de outros ambientes difíceis para um funcionamento estável a longo prazo.
Estas vantagens fazem dos conectores FPC um componente-chave indispensável nos equipamentos electrónicos modernos, especialmente no domínio da integração de alta densidade, da eletrónica flexível e dos equipamentos miniaturizados, que desempenham um papel insubstituível.
O papel dos conectores FPC
O conetor FPC, enquanto componente de interconexão fundamental nos sistemas electrónicos modernos, desempenha um papel insubstituível na integração do equipamento e na otimização do desempenho, e o seu principal valor funcional reflecte-se nos seguintes aspectos
1. função de interconexão eficiente
Como ponte entre placa de circuito flexível (FPC) e PCB ou outros módulos electrónicos, realiza simultaneamente as funções duplas de fixação mecânica e condução eléctrica, e suporta uma variedade de modos de ligação (placa a placa, fio a placa, FPC a FPC) para satisfazer as necessidades de interligação de diferentes cenários de aplicação.
2. garantia de fiabilidade do sistema
A utilização de uma estrutura de contacto de precisão e de materiais condutores de alta qualidade garante a estabilidade a longo prazo do desempenho da ligação eléctrica, evita eficazmente a interrupção do sinal ou a falha do equipamento devido a um mau contacto e melhora significativamente a vida útil dos produtos electrónicos.
3. transmissão de sinal de alta qualidade
Suporta sinais digitais de alta velocidade (como HDMI, USB), sinais RF de alta frequência e transmissão estável de sinais analógicos, baixa impedância e design de baixa diafonia para garantir a integridade do sinal, para satisfazer o vídeo de alta definição, áudio de alta fidelidade e outras aplicações exigentes.
4. soluções optimizadas em termos de espaço
O design ultrafino (distância mínima até 0,3 mm) melhora significativamente a utilização do espaço, especialmente para smartphones, dispositivos portáteis e outros produtos electrónicos miniaturizados extremamente sensíveis ao espaço.
5. caraterísticas de manutenção convenientes
A conceção modular permite uma inserção e remoção rápidas, simplificando consideravelmente o processo de montagem e manutenção do equipamento, com caraterísticas de inserção e remoção repetíveis (normalmente suportando 5000-10000 vezes a inserção e remoção) para reduzir os custos de manutenção e melhorar a possibilidade de reparação do produto.
Estas caraterísticas fundamentais tornam os conectores FPC componentes-chave indispensáveis na conceção de produtos electrónicos modernos, especialmente na procura de produtos finos e leves, de elevada fiabilidade e de fácil manutenção, os cenários de aplicação apresentam vantagens únicas. Com o desenvolvimento do equipamento eletrónico para um maior grau de integração, a importância dos conectores FPC será ainda mais realçada.
Parâmetros-chave de seleção do conetor FPC
Para garantir o melhor desempenho dos conectores FPC na aplicação pretendida, os engenheiros devem concentrar-se nos seguintes parâmetros-chave:
1. parâmetros de desempenho elétrico
Corrente nominal: 0,5A ~ 3A (selecionada de acordo com os requisitos de potência)
Classificação da tensão: 50V~300V (considerando a margem de tensão do sistema)
Resistência de contacto: ≤30mΩ (a conceção de baixa impedância garante a integridade do sinal)
Resistência de isolamento: ≥100MΩ (valor típico)
2. parâmetros de desempenho mecânico
Caraterísticas da força de inserção e extração:
Força de inserção: 5N~20N (equilibrando a conveniência operacional e a fiabilidade da ligação)
Força de extração: ≥2N (para garantir a estabilidade da ligação)
Revestimento dos terminais:
Espessura do revestimento de ouro: 0,05~0,2μm (afecta a resistência ao desgaste e a resistência ao contacto)
Revestimento opcional: estanhagem, prateação, etc.
3. parâmetros de compatibilidade da estrutura
Gama de compatibilidade FPC:
Compatibilidade de espessura: 0,1 mm~0,3 mm (tem de corresponder às especificações actuais do FPC)
Profundidade de inserção: por exemplo, 4,5 mm ± 0,3 (afecta a fiabilidade da ligação)
Espaçamento entre terminais: 0,3 mm/0,5 mm/1,0 mm, etc. (determina a densidade da ligação)
4. parâmetros de tolerância ambiental
Ambiente mecânico:
Resistência à vibração: 10Hz~500Hz/50m/s² (requisitos mais elevados para aplicações automóveis)
Resistência ao impacto: ≥50G (norma de nível industrial)
Ambiente climático:
Temperatura de operação: -40 ℃ ~ + 85 ℃ (o tipo estendido pode atingir 125 ℃)
Grau de proteção: IP54 e superior (requisitos à prova de pó e à prova de água)
Resistência à humidade e ao calor: 85℃/85%RH (teste de 1000 horas)
5.Parâmetros de vida
Vida mecânica: ≥ 5000 vezes para ligar e desligar (produtos de alta qualidade até 10000 vezes)
Vida útil de envelhecimento ambiental: ≥5 anos (avaliada de acordo com os cenários de aplicação)
Recomenda-se a adoção do "método da margem de parâmetros" na seleção, ou seja, reservar 20%-30% da margem de conceção com base nos parâmetros medidos para fazer face aos factores variáveis da aplicação real. Para aplicações críticas (por exemplo, eletrónica automóvel, equipamento médico), recomenda-se a realização de um teste completo de verificação da fiabilidade.
Cenários de aplicação
Campo de terminais móveis inteligentes
Principais aplicações: smartphones (modelos com ecrã dobrável), tablets, auscultadores TWS, smartwatches
Ligações típicas: Módulo OLED/LCD, sistema multi-câmara, módulo de deteção 3D, cablagem do botão lateral
Vantagem técnica: O design de passo ultra-estreito de 0,3 mm adapta-se à tendência do ecrã completo, suporta mais de 200 000 vezes a vida útil da dobragem.
Sistema eletrónico automóvel
Componentes principais: ecrã inteligente do cockpit, conjunto de sensores ADAS, mecanismo eletrónico de mudança de velocidades, módulo de projeção HUD
Requisitos de desempenho: Certificação automóvel AEC-Q200, resistência a altas temperaturas de 125 ℃, anti-vibração 50Hz/30G
Tendência de desenvolvimento: aplicado à interconexão de alta velocidade do controlador de domínio, taxa de transmissão até 10Gbps +.
Equipamento médico topo de gama
Ligações de precisão: módulos de imagiologia endoscópica, adesivos de monitorização vestíveis, detectores digitais de PCR, articulações de robôs cirúrgicos
Requisitos especiais: materiais biocompatíveis, suporte para esterilização em autoclave, permeabilidade anti-líquido IP68
Cenários de automação industrial
Configuração típica: cablagem de articulação de robô industrial, unidade de controlo PLC, rede de sensores inteligentes, sistema de navegação AGV
Adaptação ambiental: revestimento de corrosão anti-química, -40 ℃ ~ 85 ℃ ampla faixa de temperatura, design de interferência anti-eletromagnética
Áreas de aplicação emergentes
Eletrónica de consumo: Dispositivos de auscultadores AR/VR, livros electrónicos flexíveis, terminais inteligentes dobráveis
Internet das Coisas: módulo de controlo de casas inteligentes, nó de deteção LoRa, microestação de base 5G
Domínios especiais: equipamento de comunicação por satélite, sistema de controlo de voo de UAV
Tendência de desenvolvimento
Com o desenvolvimento de equipamentos electrónicos de maior desempenho e menor volume, a tecnologia de conectores FPC está a sofrer um avanço revolucionário, apresentando principalmente as seguintes quatro grandes tendências:
1.Avanços na tecnologia de miniaturização extrema
Referência no sector: A série Hirose FH28 atinge a produção em massa com passo de 0,2 mm
Destaques técnicos:
Adoção de um processo de estampagem de precisão ao nível dos microns
Conceção inovadora da estrutura de contacto suspensa
Suporte para ligação FPC ultrafina de 15μm
Cenários de aplicação: área de articulação de dispositivos dobráveis, dispositivo médico micro-implantável
2. evolução da tecnologia de transmissão de alta velocidade
Norma mais recente: suporta transmissão de sinal PAM4 de 56 Gbps
Tecnologia-chave:
Controlo preciso da impedância do par diferencial (100Ω±10%)
Aplicação de material de baixa perda dieléctrica (Dk<3.0@10GHz)
Design optimizado de rejeição de diafonia (<-40dB)
Aplicações típicas: Módulos ópticos 400G, interconexões de backplane de servidor AI
3.Melhoria da fiabilidade do ambiente extremo
Normas de qualidade para veículos:
Em conformidade com as normas de vibração USCAR-2
1000 horas de ensaio de projeção salina (solução de NaCl a 5%)
125°C de temperatura de funcionamento contínuo
Processo inovador:
Tecnologia de nano-revestimento (revestimento composto Au+Ni)
Processo de encapsulamento por soldadura a laser
Vedação da moldagem por injeção secundária de silicone
4. integração da função de interconexão inteligente
Uma nova geração de conectores inteligentes:
Conectores M.2 da TE Connectivity com deteção de ficha integrada
A Molex desenvolve conectores FPC com sensor de temperatura
JAE Introduz Conectores Industriais com Caraterísticas de Identificação RFID
Integração tecnológica:
Microcontroladores incorporados
Transmissão híbrida de fibra de cobre
Sistema de aviso de falhas de auto-diagnóstico
As tendências da indústria mostram que a próxima geração de conectores FPC será desenvolvida no sentido dos "quatro super": ultra-miniatura (passo de 0,1 mm), velocidade ultra-alta (112 Gbps), ultra-confiável (2 milhões de vezes conectado), ultra-inteligente (integração de computação de ponta), esses avanços promoverão o desenvolvimento de tecnologia de ponta, como comunicações 5G, direção automatizada, computação de IA e assim por diante.