本文要點(diǎn)

PCB 邊緣連接器是實(shí)現(xiàn)高速數(shù)據(jù)傳輸和模塊化組裝的首選系統(tǒng)集成解決方案。

在電路板邊緣和連接器之間的適當(dāng)匹配中，需要采用斜切工藝來保護(hù)連接器引腳。

邊緣連接器的選型取決于連接板的組裝要求和制造約束條件。

PCB 邊緣連接器采用多條并行數(shù)據(jù)線實(shí)現(xiàn)高數(shù)據(jù)吞吐量。

在系統(tǒng)集成中，各器件的形狀和尺寸不一：設(shè)計(jì)人員可以根據(jù)電路板的制造需求調(diào)整連接器，而在所有連接器中，PCB 邊緣連接器最為突出。邊緣連接器摒棄了電纜或柔性電路等接口設(shè)備，允許 PCB 直接插入插座，實(shí)現(xiàn)板間連接。雖然這種連接方式不太適合高度集成的系統(tǒng)或緊湊的外殼結(jié)構(gòu)，但對(duì)于要求高速數(shù)據(jù)吞吐量和重復(fù)插拔的應(yīng)用來說，PCB 邊緣連接器是一個(gè)理想的選擇。

系統(tǒng)集成方法對(duì)比

PCB 邊緣連接器的設(shè)計(jì)考慮因素

PCB 邊緣連接器利用電路板邊緣的鍍銅（仍然遵守邊緣間隙規(guī)則），將次級(jí)電路板直接集成到主電路板中。最著名的應(yīng)用可追溯到 20 世紀(jì) 90 年代中期光盤介質(zhì)興起之前使用的臺(tái)式機(jī)擴(kuò)展卡和視頻游戲卡帶。其優(yōu)勢(shì)在于只需一個(gè)插座即可實(shí)現(xiàn)連接，因?yàn)殡娐钒灞旧沓洚?dāng)了插頭。為此，子板的前緣采用斜切設(shè)計(jì)，以引導(dǎo) PCB 插入插座并鎖定到位；斜切角度通常為 30°，分布在電路板兩側(cè)，但也可以采用不同的斜切角度（請(qǐng)注意，更寬的斜切會(huì)影響電路板邊緣間隙約束）。此外，雖然標(biāo)準(zhǔn)斜切操作僅在電路板的外邊緣進(jìn)行，但一些高級(jí)工藝支持在前緣或邊界輪廓內(nèi)側(cè)進(jìn)行斜切，具體取決于制造商的操作能力。

斜切是對(duì)連接器設(shè)計(jì)的補(bǔ)充，引腳從垂直方向以較小的角度升至配接板。連接器的寬度可確保緊密貼合，而傾斜的引腳可最大限度地與斜角接觸，并在卡緣移除期間最大限度地減少引腳上的垂直拉力。從機(jī)械角度來看，邊緣連接器可承受多次插拔，確保連接的可靠性。與板對(duì)線連接相比，單獨(dú)的連接器減少了故障點(diǎn)，避免因連接而產(chǎn)生額外電阻（即總電阻是邊緣連接器和引腳之間的接觸電阻）。

與線對(duì)板連接相比，板對(duì)板連接的成本更高，且由于電路板之間采用垂直安裝方式，空間利用率較低。但板對(duì)板連接特別適用于高性能系統(tǒng)，因?yàn)檫吘夁B接器具有極高的引腳排列密度：數(shù)百個(gè)引腳背靠背排列，支持多個(gè)高速信號(hào)，有助快速傳輸數(shù)據(jù)。新型邊緣連接器技術(shù)將整體數(shù)據(jù)吞吐量分至多個(gè)獨(dú)立的通道（而非早期的串行格式），以實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)連接。與早期的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)相比，外圍設(shè)備的通信能力大幅提升，每個(gè)外圍設(shè)備與總線的連接均可以總線標(biāo)準(zhǔn)速率進(jìn)行通信，同時(shí)確保彼此間互不干擾（假設(shè) EMI 因素可忽略不計(jì)）。

可能影響邊緣連接器性能的設(shè)計(jì)因素

與標(biāo)準(zhǔn)插頭/插座連接器相比，PCB 邊緣連接器憑借其堅(jiān)固的結(jié)構(gòu)而具備出色的耐用性和可靠性，可用于多板組裝。不過，在使用時(shí)需要注意以下限制：

板厚

由于連接器基于整個(gè) PCB 的寬度構(gòu)建，極厚或極薄的電路板無法與標(biāo)準(zhǔn)連接器兼容。但可以接受 1.6 毫米/63 密耳的標(biāo)準(zhǔn)板厚，并且在允許的厚度范圍內(nèi)（無論是增加還是減少）仍有較大的靈活性，能夠支持多種設(shè)計(jì)配置。

安裝

在多次插拔中，會(huì)施加較大的外力，因此連接器需要額外的機(jī)械性能，以確保在其整個(gè)使用壽命期間的穩(wěn)定性。通常，這可以通過焊接片來實(shí)現(xiàn)，焊接片是標(biāo)準(zhǔn)制造工藝的一部分，但不具備電氣功能。此外，還可以采用通孔引腳和匹配的鉆孔，確保連接器固定到位。表面貼裝和通孔之間存在標(biāo)準(zhǔn)差異，前者更適用于 HDI 設(shè)計(jì)，并且在自動(dòng)組裝過程中有助于降低成本；然而，由于邊緣連接器的尺寸限制，可能需要手動(dòng)組裝和焊接，即便是在中等批量生產(chǎn)中，也可能會(huì)顯著增加制造成本。

背板復(fù)雜性

電路板可能采用通用設(shè)計(jì)，包括一個(gè)或多個(gè)邊緣連接器以及其他電路，也可能專為圍繞邊緣連接器集成而設(shè)計(jì)，形成專用背板。后者具有良好的可靠性：電路板上的有源元件較少（或根本沒有），因此更換卡或日常維護(hù)導(dǎo)致電路板損壞的可能性很小。換句話說，所有或幾乎所有電路都集中在子卡上。雖然這種方法有一定優(yōu)勢(shì)，但極大地限制了設(shè)計(jì)靈活性，而電路板上包含冗余層的有源元件通常是更好的選擇。

Cadence 擁有領(lǐng)先的

PCB 設(shè)計(jì)解決方案

PCB 邊緣連接器是一種獨(dú)特的連接器，支持多次插拔操作，而非單一的永久組裝配置。盡管與板對(duì)線或線對(duì)線連接相比，這種連接器對(duì)空間的要求更高，但其在高速操作中表現(xiàn)出色。設(shè)計(jì)人員必須了解邊緣連接器的 DFM 要求；Cadence 的 PCB 設(shè)計(jì)和分析軟件套件提供全面的工具支持，可滿足約束驅(qū)動(dòng)應(yīng)用的需求。