Che cos’è il connettore FPC
FPC connector, full name Flexible Printed Circuit connector, è una sorta di connettore flessibile a circuito stampato a zigzag.
La composizione del connettore FPC
Il connettore FPC (connettore a circuito stampato flessibile) è un componente elettronico di precisione. La sua struttura è concepita per assicurare un collegamento elettrico e un fissaggio meccanico affidabili.
1. Composizione delle componenti essenziali
- Contattore flessibile
In quanto componente centrale del connettore, il contattore elastico è generalmente costituito da materiale altamente elastico, come una piastra d’acciaio o un bronzo fosfatato, per garantire un contatto elettrico stabile e proprietà meccaniche di lunga durata.
- Meccanismo aggancio
Il meccanismo preciso di scatto è progettato per localizzare accuratamente e fissare saldamente la posizione relativa tra il connettore FPC ela scheda di circuito per evitare lo spostamento o un allentamento durante l’uso.
- Involucro protettivo
La struttura della carrozzeria non solo fornisce una protezione meccanica, ma ha anche l’importante funzione di fissare i componenti interni per garantire l’integrità strutturale complessiva e l’affidabilità del connettore.
1. Componenti di miglioramento FPC ad alte prestazioni del connettore
- Assemblaggio di nuclei di gomma
Funzione: fornire protezione ai terminali, isolamento elettrico, connettività e migliorare la resistenza meccanica.
Processo di fabbricazione: modellazione di precisione per iniezione
Materiale: PA9T e altre plastiche per costruzioni ad alte prestazioni
- Lingua guida
Funzione: fissazione dei cavi, isolamento elettrico, posizione della connessione e rafforzamento strutturale.
Processo di fabbricazione: modellazione per iniezione ad alta precisione
Materiale: PA10T, PP,S e altre plastiche da costruzione resistenti ad alta temperatura.
- Terminale conduttore
Funzione: garantire una trasmissione efficiente dei segnali elettronici
Processo di fabbricazione: stampaggio di precisione associato alla galvanoplastica (doratura/placcatura in stagno).
Materiale: bronzo fosforoso e altre leghe ad alto conduttore
- Pezzo fisso per saldatura
Funzione: posizione precisa, fissaggio meccanico e miglioramento strutturale della resistenza.
Processo di fabbricazione: stampaggio con trattamento per galvanoplastica
Materiale: bronzo e altre leghe ad alte prestazioni
Questa progettazione modulare consente ai connettori FPC di soddisfare i severi requisiti dei moderni prodotti elettronici sulle connessioni ad alta densità e ad alta affidabilità, adattandosi nel contempo alle esigenze della produzione automatizzata. La scelta accurata dei materiali per ciascun componente e il processo di fabbricazione di precisione garantiscono che il connettore abbia prestazioni eccellenti in termini di prestazioni elettriche, resistenza meccanica e affidabilità a lungo termine.
Classificazione del connettore FPC
I connettori FPC possono essere classificati in base al passo, alla struttura e all’uso per soddisfare le esigenze di diversi scenari di applicazione.
1. Classificazione secondo la pece
Il passo del connettore FPC ne determina il grado di integrazione e gli scenari applicabili. Le specifiche principali comprendono:
0,3 mm: connessione ad alta densità per dispositivi miniaturizzati (ad esempio, dispositivi indossabili, sensori in miniatura).
0,5 mm: modello compatto tradizionale, ampiamente utilizzato nell’elettronica di consumo (ad esempio smartphone, pastiglie).
0,8 mm & 1,0 mm: pece per uso generale, adatta a dispositivi con requisiti di spazio inferiori (ad esempio controllo industriale, elettronica automobilistica).
Più il passo è piccolo, maggiore è l’integrazione, ma anche maggiori requisiti per la precisione di fabbricazione e il processo di assemblaggio.
2. Categorie per struttura
Progetti strutturali diversi per adattarsi alle diverse esigenze di connessione, i tipi principali comprendono:
Contatto superiore:
I terminali sono situati al di sopra della presa, occupano poco spazio e sono adatti a progetti compatti con restrizioni di altezza.
Contatto inferiore:
I terminali sono collocati al di sotto del recipiente per una connessione più sicura, adatta a scenari resistenti alle vibrazioni e ad alta affidabilità.
Flip-Lock:
I FPCs a bloccaggio flip possono essere facilmente inseriti e rimossi ribaltando la piastra di copertura e sono spesso utilizzati in applicazioni in cui i FPCs devono essere sostituiti frequentemente (ad esempio, apparecchiature di prova).
Regolatore:
Adottando un meccanismo di bloccaggio dei vetrini, la connessione è più solida, adatta ad alte vibrazioni e requisiti di affidabilità (come elettronica automobilistica, apparecchiature industriali).
3. Classificazione per uso
I connettori FPC possono essere suddivisi in diversi tipi a seconda della connessione:
Board-to-Board (Board-to-Board):
Connessione di due PCB, adatti alla progettazione di impilature multistrato (ad esempio apparecchiature elettroniche modulari).
Fili a bordo (tergicristalli):
Cavo di connessione e PCB, comunemente usato per la trasmissione di segnali (come display, modulo di fotocamera).
Da FPC a FPC:
Collegare direttamente due circuiti flessibili, adatti a dispositivi pieghevoli, a componenti elettronici flessibili (ad esempio, videofoni pieghevoli, sensori flessibili).
Questa classificazione aiuta gli ingegneri a scegliere il giusto tipo di connessione FPC in base ai vincoli di spazio, alla stabilità della connessione, agli scenari di applicazione e ad altre esigenze.
Vantaggi del prodotto del connettore FPC
I connettori FPC, con le loro caratteristiche strutturali e materiali uniche, offrono prestazioni eccellenti nelle apparecchiature elettroniche moderne, in particolare per quanto riguarda i seguenti aspetti:
1. Elevata flessibilità
Adottando la progettazione di circuiti flessibili, può adattarsi ai complessi requisiti di assetto spaziale e di flessione dinamica ed è ampiamente utilizzato nei dispositivi pieghevoli, nell’elettronica indossabile e in altri scenari che richiedono un’elevata adattabilità di forma.
2. Prestazioni elettriche eccellenti
La progettazione basata su una bassa impedenza e una bassa perdita di segnale garantisce una trasmissione stabile di segnali ad alta velocità, adatti a sistemi elettronici ad alta frequenza e ad alta precisione (ad esempio comunicazione 5G, display ad alta definizione, ecc.).
3. Ultra sottile e leggero
Struttura compatta, lo spessore può essere inferiore o pari a 0,3 mm, con notevoli risparmi di spazio, specialmente per dispositivi elettronici portatili (come smartphone, tablet pc, droni, ecc.).
4. Eccellente adattabilità ambientale
Con una resistenza alla flessione (più di 100.000 volte), una resistenza alle alte temperature (fino a 125 gradi centigradi), una resistenza all’umidità e alla corrosione, ecc., per soddisfare le esigenze dell’elettronica automobilistica, dell’attrezzatura industriale e di altri ambienti difficili per un funzionamento stabile a lungo termine.
Questi vantaggi fanno dei connettori FPC un elemento indispensabile delle moderne apparecchiature elettroniche, soprattutto nel campo dell’integrazione ad alta densità, dell’elettronica flessibile e delle apparecchiature miniaturizzate, che svolgono un ruolo insostituibile.
Ruolo dei connettori FPC
Il connettore FPC come componente chiave di interconnessione nei sistemi elettronici moderni, nell’integrazione delle apparecchiature e nell’ottimizzazione delle prestazioni svolge un ruolo insostituibile, il suo valore funzionale principale si riflette nei seguenti aspetti:
1. Funzione efficiente di interconnessione
Come ponte tra Scheda a circuiti flessibili (FPC) e PCB o altri moduli elettronici, realizza contemporaneamente le due funzioni di fissazione meccanica e conduzione elettrica e supporta una serie di modalità di connessione (da tavolo a bordo, da wire-a bordo, da fpc-a FPC) per soddisfare le esigenze di interconnessione dei diversi scenari di applicazione.
2. Garanzia dell’affidabilità del sistema
L’uso di una struttura di contatto di precisione e di materiali conduttori di alta qualità garantisce la stabilità a lungo termine delle prestazioni di connessione elettrica, evita efficacemente l’interruzione dei segnali o guasti all’impianto a causa di un cattivo contatto e migliora significativamente la durata di vita dei prodotti elettronici.
3. Trasmissione di segnali di alta qualità
Supportare segnali digitali ad alta velocità (quali HDMI, USB), segnali RF ad alta frequenza e trasmissione stabile di segnali analogici, bassa impedenza e basso crosstalk per garantire l’integrità del segnale, per soddisfare i video ad alta definizione, l’audio ad alta fedeltà e altre applicazioni impegnative.
4. Soluzioni ottimizzate per impiego spaziale
La progettazione ultra-sottile (minimo passo fino a 0,3 mm) migliora significativamente l’utilizzazione dello spazio, specialmente per smartphone, dispositivi indossabili e altri prodotti elettronici miniaturizzati estremamente sensibili allo spazio.
5. Caratteristiche di manutenzione convenienti
La progettazione modulare favorisce l’inserimento e la rimozione rapidi, semplificando notevolmente il processo di assemblaggio e manutenzione delle apparecchiature, con caratteristiche di inserimento e rimozione ripetibili (generalmente da 500 a 10000 volte l’inserimento e la rimozione) per ridurre i costi di manutenzione e migliorare la capacità di riparazione del prodotto.
Queste caratteristiche di base rendono i connettori FPC indispensabili componenti chiave nella moderna progettazione elettronica del prodotto, specialmente nel perseguimento di scenari applicativi leggeri e sottili, di elevata affidabilità e di facile manutenzione. Con lo sviluppo di apparecchiature elettroniche in un grado più elevato di integrazione, verrà ulteriormente evidenziata l’importanza dei connettori FPC.
Parametri della chiave di selezione FPC Connector
Per garantire le migliori prestazioni dei connettori FPC nell’applicazione target, gli ingegneri devono concentrarsi sui seguenti parametri chiave:
1. Parametri di prestazioni elettriche
Corrente nominale: 0,5a ~ 3A (selezionata in base ai requisiti di potenza)
Tensione nominale: 50V~300V (tenendo conto del margine di tensione del sistema)
Resistenza al contatto: spinta di 30m/seo (bassa impedenza garantita l’integrità del segnale)
Resistenza dell’isolamento: 100M/seo (valore tipico)
2. Parametri di prestazioni meccaniche
Caratteristiche della forza di inserimento ed estrazione:
Forza di inserimento: 5N~20N (bilanciamento tra convenienza operativa e affidabilità della connessione)
Forza di disattivazione: premere 2N (per garantire la stabilità della connessione)
Placcatura terminale:
Spessore della placcatura d’oro: 0,05 ~ 0,2 mm (influenza la resistenza all’usura e la resistenza al contatto)
Placcatura facoltativa: placcatura in stagno, placcatura argentata, ecc.
3. Parametri di compatibilità strutturale
Intervallo di compatibilità FPC:
Compatibilità dello spessore: 0,1 mm~ 0,3 mm (necessità di corrispondere alle specifiche FPC effettive)
Profondità di inserimento: come 4,5 mm rispetto a 0,3 (influenza l’affidabilità della connessione)
Spaziatura tra i terminali: 0,3 mm/ 0,5 mm/ 1,0 mm, ecc. (determina la densità di connessione)
4. Parametri di tolleranza ambientale
Ambiente meccanico:
Resistenza alle vibrazioni: 10Hz~500Hz/50m/s2 (prescrizioni superiori per applicazioni su automobili)
Resistenza all’impatto: 0,5 g (standard di qualità industriale)
Ambiente climatico:
Temperatura di funzionamento: -40 ~+85 gradi (tipo esteso può raggiungere 125 gradi)
Grado di protezione: IP54 e superiore (requisiti di protezione contro le polveri e l’acqua)
Umidità e resistenza al calore: 85 mg /85% rh (prova di 1000 ore)
5. Parametri vita
Durata meccanica: 5000 volte il montaggio e lo smontaggio (prodotti di alta qualità fino a 10000 volte)
Durata dell’invecchiamento ambientale: 2,5 anni (valutati secondo gli scenari di applicazione)
Si raccomanda di adottare il "metodo del margine di parametro" al momento della selezione, ossia di riservare il 20-30% del margine di progetto in base ai parametri misurati per far fronte ai fattori variabili nell’applicazione effettiva. Per le applicazioni critiche (ad esempio, elettronica automobilistica, apparecchiature mediche), si raccomanda di condurre una verifica completa dell’affidabilità.
Scenari d’applicazione
Campo terminale intelligente Mobile
Applicazioni principali: smartphone (modelli di schermo pieghevole), compresse, cuffie TWS, smart twatches
Connessioni tipiche: modulo led /LCD, sistema multicamera, modulo di rilevamento 3D, cablaggio dei pulsanti laterali
Vantaggio tecnico: la concezione di passo ultra stretta da 0,3 mm si adatta alla tendenza del pieno schermo e sostiene oltre 200 000 volte la vita flettente.
Sistema elettronico per autoveicoli
Elementi chiave: visualizzazione intelligente della cabina di pilotaggio, rete dei sensori ADAS, meccanismo elettronico di cambio, modulo di proiezione HUD
Requisiti di prestazione: certificazione per autoveicoli AEC-Q200, resistenza ad alta temperatura di 125 mpa, antivibrazione 50Hz/30G
Tendenza allo sviluppo: applicata all’interconnessione ad alta velocità del controllore del settore, tasso di trasmissione fino a 10Gbps +.
Apparecchiature medicali di fascia alta
Connessioni di precisione: moduli di immagini endoscopiche, cerotti per il monitoraggio indossabili, rivelatori digitali PCR, articolazioni chirurgiche dei robot
Requisiti speciali: materiali biocompatibili, supporto per la sterilizzazione in autoclave, permeabilità anti-liquido IP68
Scenari di automazione industriale
Configurazione tipica: assemblaggio di robot industriali bretelle, unità di controllo PLC, rete di sensori intelligenti, sistema di navigazione AGV
Adattamento ambientale: rivestimento anticorrosivo antichimico, -40 ~85 - ampia gamma di temperature, progettazione dell’interferenza elettromagnetica
Aree di applicazione emergenti
Elettronica di consumo: dispositivi di cuffie AR/VR, libri elettronici flessibili, terminali intelligenti pieghevoli
Internet degli oggetti: modulo intelligente di controllo domestico, nodo di rilevamento LoRa, microstazione di base 5G
Campi speciali: apparecchiature di comunicazione via satellite, UAV flight control system
Evoluzione tendenziale
Con lo sviluppo di apparecchiature elettroniche per ottenere prestazioni più elevate e volumi più ridotti, la tecnologia dei connettori FPC sta vivendo una svolta rivoluzionaria, che mostra principalmente le seguenti quattro tendenze principali:
1. Le innovazioni tecnologiche estreme della miniaturizzazione
Riferimento industriale: Hirose FH28 series to achieve 0,2 mm pitch mass production
Aspetti tecnici:
Adozione di un processo di timbratura di precisione a livello micronale
Progettazione innovativa della struttura a contatto sospeso
Supporta la connessione FPC ultra sottile a 15 linee
Scenari di applicazione: area di rotazione del dispositivo pieghevole, dispositivo medico microimpiantabile
2. Evoluzione tecnologica della trasmissione ad alta velocità
Standard più recente: supporta la trasmissione del segnale PAM4 a 56 Gbps
Tecnologia chiave:
Controllo preciso dell’impedenza coppia differenziale (100 pulsazioni al 10%)
Applicazione di materiale a bassa perdita dielettrica (Dk < 3,0@10ghz)
Progetto ottimizzato di rigetto crosstalk (< -40dB)
Applicazioni tipiche: moduli ottici 400G, interconnessioni backplane del server AI
3. Miglioramento estremo dell’affidabilità dell’ambiente
Norme di qualità:
Conforme agli standard di vibrazione USCAR-2
1000 ore di prova in nebbia salina (soluzione NaCl al 5%)
125 temperatura di funzionamento continua
Processo innovativo:
Nanorivestimento tecnologico (rivestimento composito Au+Ni)
Processo di incapsulamento mediante saldatura a Laser
Tenuta al Silicone secondario per iniezione
4. Integrazione della funzione di interconnessione intelligente
Una nuova generazione di connettori intelligenti:
TE connettività M.2 connettori con rivelazione integrata della spina
Molex sviluppa connettori FPC con sensore di temperatura
JAE introduce connettori industriali con funzioni di identificazione RFID
Integrazione tecnologica:
Microcontrollori incorporati
Trasmissione ibrida fiber-rame
Sistema autodiagnostico di allarme dei guasti
Le tendenze dell’industria mostrano che la prossima generazione di connettori FPC sarà sviluppata nella direzione dei "quattro super" : ultra miniatura (passo di 0,1 mm), ultra alta velocità (112Gbps), ultra-affidabile (2 milioni di volte collegato), ultra-intelligente (integrazione di calcolo d’avanguardia). Queste scoperte promuoveranno lo sviluppo di tecnologie all’avanguardia, come le comunicazioni 5G, la guida automatica, l’informatica AI e così via.