摘要/前言
基于建模和測(cè)量數(shù)據(jù)，本白皮書調(diào)查了錯(cuò)位和針腳壓縮如何影響實(shí)際設(shè)計(jì)。它還解釋了如何檢測(cè)和避免問題，以優(yōu)化連接器性能并完成成功的設(shè)計(jì)。
在毫米波設(shè)計(jì)中，壓縮安裝連接器通常用于避免與焊接變化相關(guān)的問題。然而，在使用壓縮安裝連接器時(shí)，應(yīng)考慮到針腳壓縮以及錯(cuò)位對(duì)高頻電氣性能的潛在影響。
對(duì)于毫米波設(shè)計(jì)而言，壓縮安裝連接器相比焊接連接具有顯著優(yōu)勢(shì)。例如，它們避免了回流焊可能導(dǎo)致的連接器性能下降，能夠?qū)崿F(xiàn)高性能的毫米波頻率，在印刷電路板（PCB）設(shè)計(jì)過程中提供了靈活性，具有高可靠性，并且可以重復(fù)使用。
上兩期，我們以Ansys Mechanical結(jié)果以進(jìn)行Ansys HFSS電氣仿真，并逐步研究了電氣性的影響。
在最后一篇中，我們將針對(duì)錯(cuò)位和對(duì)準(zhǔn)進(jìn)行探討，并在文末提供漢化完整版的下載鏈接。
關(guān)于錯(cuò)位的擔(dān)憂
到目前為止，我們?cè)诒疚闹幸呀?jīng)介紹了連接器針腳壓縮和PCB翹曲，但這些并不是使用壓縮安裝連接器時(shí)需要考慮的唯一參數(shù)。壓縮安裝連接器的其余擔(dān)憂與錯(cuò)位有關(guān)。壓縮安裝連接器可能出現(xiàn)三個(gè)自由度的錯(cuò)位：左右、前后和旋轉(zhuǎn)（見圖12）。我們進(jìn)行了研究，以確定這些連接器類型的錯(cuò)位如何影響性能。
圖12：壓縮安裝連接器可能存在三種潛在類型的錯(cuò)位：左右、前后或旋轉(zhuǎn)。我們的研究旨在確定這些類型的錯(cuò)位對(duì)電氣性能的影響。
為了確定左右錯(cuò)位的影響，我們將2mil和4mil的錯(cuò)位與完美對(duì)準(zhǔn)PCB焊盤的標(biāo)稱連接器進(jìn)行了比較（見圖13）。在2mil偏移（紅色曲線）處，與最佳位置（藍(lán)色曲線）相比，阻抗和VSWR都有非常輕微的變化。當(dāng)錯(cuò)位增加到4mil（綠色曲線）時(shí)，阻抗下降，因?yàn)檫B接器本體與布線之間的耦合增加。這在阻抗曲線中非常明顯，但VSWR的變化可以忽略不計(jì)。結(jié)果表明，左右錯(cuò)位引起的電氣性能降低的敏感性非常低。
圖13：盡管將連接器從其最佳位置（藍(lán)色曲線）移動(dòng)到2mil遠(yuǎn)的位置，但左右錯(cuò)位對(duì)VSWR的影響非常小。
接下來的步驟是檢查前后錯(cuò)位。與之前的分析類似，我們首先進(jìn)行了最佳放置，然后將連接器向后移動(dòng)了4mil，然后將連接器向前移動(dòng)了4mil。圖14顯示了連接器性能影響。將連接器向焊盤后移動(dòng)4mil會(huì)顯著影響阻抗曲線（紅色曲線），表明具有更高的電感。這與頻域中的顯著反射相關(guān)，并嚴(yán)重影響了在整個(gè)操作頻段內(nèi)的VSWR，隨著頻率增加，VSWR也會(huì)增加。
如果我們將連接器向前移動(dòng)，我們現(xiàn)在是朝著傳輸線移動(dòng)了4mil，遠(yuǎn)離焊盤。我們可以看到針腳和參考平面之間的耦合增加（TDR/阻抗曲線中的綠色曲線），左下角的VSWR開始在比之前觀察到的更低的頻率下下降，在65GHz以上頻率上出現(xiàn)顯著的降低。結(jié)果表明對(duì)于前后錯(cuò)位存在較高的敏感性。
圖14：前后錯(cuò)位分析顯示出比較高的敏感性，特別是當(dāng)連接器向傳輸線移動(dòng)時(shí)
第三種類型的錯(cuò)位是旋轉(zhuǎn)錯(cuò)位。我們能夠利用連接器性能測(cè)量來進(jìn)行此分析，因?yàn)榭梢钥吹轿倪B接器中逸出（圖15），并確定任何錯(cuò)位。我們從一個(gè)標(biāo)稱情況（藍(lán)色曲線）開始，并在圖16中將其與旋轉(zhuǎn)錯(cuò)位（紅色曲線）進(jìn)行了比較。
圖15：與微帶線正確對(duì)準(zhǔn)的連接器（左）與旋轉(zhuǎn)錯(cuò)位（右）的對(duì)比。
圖16：旋轉(zhuǎn)錯(cuò)位導(dǎo)致了中頻段電氣性能的顯著降低。
在阻抗曲線中的低谷（圖16頂部中的紅色曲線）與VSWR曲線中的中頻段降低（圖16底部中的紅色曲線）相關(guān)聯(lián)，大約在20-30GHz左右。這表明對(duì)旋轉(zhuǎn)錯(cuò)位存在一定的敏感性。
如何確保正確對(duì)準(zhǔn)
雖然旋轉(zhuǎn)錯(cuò)位相對(duì)容易觀察到，但前后錯(cuò)位幾乎不可能觀察到，根據(jù)我們上面的分析，這是最敏感的參數(shù)。那么設(shè)計(jì)人員如何確保連接器針腳正確放置在焊盤上呢？
為此，Samtec在連接器上增加了對(duì)準(zhǔn)功能，這些功能呈現(xiàn)為Samtec垂直壓縮安裝連接器的角上的凹槽（見圖17）。這些凹槽與可以在PCB上蝕刻的基準(zhǔn)標(biāo)志配合使用。
圖17：Samtec的垂直壓縮安裝連接器中的對(duì)準(zhǔn)功能與基準(zhǔn)標(biāo)志配合使用，以確保與中心針腳對(duì)準(zhǔn)。
具體來說，銅蝕刻在PCB的焊盤上進(jìn)行定義的，然后在裝配過程中將連接器對(duì)準(zhǔn)該蝕刻（見圖18）。圖18右下方的圖像顯示了連接器的安裝位置。仔細(xì)觀察，焊盤中心只有一個(gè)瑕疵，這意味著連接器第一次就被正確放置。由于正確的對(duì)準(zhǔn)對(duì)電氣性能至關(guān)重要，因此在連接器上具有對(duì)準(zhǔn)功能可以確�？煽康倪B接器性能。
圖18：使用基準(zhǔn)標(biāo)志（左下）結(jié)合PCB蝕刻（左上）使裝配人員能夠一次性正確放置連接器（右）。
驗(yàn)證性能
為了測(cè)試Samtec 0.8mm壓縮安裝連接器中的對(duì)準(zhǔn)分析和對(duì)準(zhǔn)功能的可靠性，最后一步是測(cè)量連接器性能。結(jié)果顯示，測(cè)量的連接器性能與目標(biāo)規(guī)格之間存在良好的余量（見圖19）。
圖19：上述結(jié)果使用自動(dòng)夾具移除（AFR）對(duì)測(cè)量進(jìn)行了隔離，以將連接器和PCB發(fā)射分離在6 層Tachyon 100G的頂層上。黑色線條（左）顯示了最大VSWR規(guī)格，表明連接器性能完全符合規(guī)格要求。
要點(diǎn)總結(jié)
在使用壓縮安裝連接器時(shí)，務(wù)必牢記以下關(guān)鍵要點(diǎn)：
· 機(jī)械針腳壓縮可能會(huì)發(fā)生，但首先可能會(huì)發(fā)生PCB翹曲現(xiàn)象；
· PCB翹曲可能導(dǎo)致電氣性能下降；
· 為了達(dá)到最佳連接器性能，請(qǐng)遵循推薦的安裝扭矩，并進(jìn)行目視檢查以尋找翹曲情況，特別是在連接器邊緣附近；
· 為了獲得最佳連接器性能和安裝便捷性，請(qǐng)選擇配備對(duì)準(zhǔn)功能的壓縮安裝射頻連接器。
完整白皮書下載
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