หัวต่อตัวเมียคืออะไร? ประเภท การใช้งาน และคู่มือการเลือกใช้บนแผงวงจรพิมพ์ (PCB)

A ขั้วต่อหัวตัวเมีย คอนเนคเตอร์แบบ PCB หรือแบบสายเคเบิล มีหน้าสัมผัสเป็นเบ้ากลวง ออกแบบมาเพื่อรับขาของหัวต่อตัวผู้ที่จับคู่กันได้ เป็นหนึ่งในส่วนประกอบการเชื่อมต่อที่พบได้บ่อยที่สุดในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ พบได้ทั่วไปตั้งแต่แผงวงจร Arduino ไปจนถึงแผงควบคุมอุตสาหกรรม

คู่มือนี้มีไว้สำหรับ: นักออกแบบ PCB วิศวกรระบบฝังตัว และผู้ผลิตที่ต้องการทำความเข้าใจ เลือก หรือบัดกรีหัวต่อตัวเมียอย่างถูกต้อง

ไม่ครอบคลุม: ขั้วต่อไฟกระแสสูง ขั้วต่อ RF/โคแอกเซียล หรือการประกอบสายไฟด้วยเครื่องมือบีบย้ำนั้น อยู่นอกเหนือกลุ่มขั้วต่อแบบมาตรฐาน และมีเกณฑ์การเลือกใช้ที่แตกต่างกัน

ส่วนหัวที่เป็นเพศหญิงคืออะไร?

หัวต่อตัวเมียประกอบด้วยแถว (หรือตาราง) ของหน้าสัมผัสแบบสปริงที่บรรจุอยู่ในตัวฉนวนพลาสติก แต่ละซ็อกเก็ตมีขนาดพอดีกับขาตัวผู้มาตรฐาน คำว่า "ตัวเมีย" อธิบายถึงรูปทรงเรขาคณิตของหน้าสัมผัสที่รับได้ — ขาจะสอดเข้าไปในตัวหัวต่อตัวเมีย เข้าไป ซ็อกเก็ต — สอดคล้องกับคำศัพท์ทั่วไปเกี่ยวกับตัวเชื่อมต่อตามมาตรฐาน IEC 60050-151

มีสามพารามิเตอร์ที่คุณต้องตรวจสอบก่อนสั่งซื้อชิ้นส่วน PCB ตัวเมียแบบใดๆ:

• ทางลาดระยะห่างระหว่างจุดศูนย์กลางของหน้าสัมผัสที่อยู่ติดกัน มาตรฐานสากลสำหรับเฮดเดอร์อเนกประสงค์คือ 54 มม. (0.1 นิ้ว)ขนาด 2.00 มม. และ 1.27 มม. เป็นขนาดที่พบได้ทั่วไปในการออกแบบขนาดกะทัดรัด
• จำนวนพินและจำนวนแถว:แถวเดี่ยว (1×N) หรือแถวคู่ (2×N)
• ติดต่อชุบ:การชุบดีบุกเหมาะสำหรับงานส่งสัญญาณ/ความถี่ต่ำส่วนใหญ่ ในขณะที่การชุบทองช่วยเพิ่มความน่าเชื่อถือในงานเชื่อมต่อกระแสต่ำหรือจำนวนรอบการใช้งานสูง

ประเภทส่วนหัวสำหรับผู้หญิง

การเลือกประเภทที่ไม่ถูกต้องเป็นข้อผิดพลาดในการออกแบบที่พบได้บ่อยและสามารถหลีกเลี่ยงได้ ตารางด้านล่างนี้แสดงประเภทหัวตัวเมียหลักๆ ที่พบในงานผลิตและงานต้นแบบ:

ระยะห่างระหว่างเกลียวและชนิดเป็นตัวแปรอิสระ — ควรตรวจสอบทั้งสองอย่างกับข้อมูลจำเพาะของหัวตัวผู้ที่จะใช้ผสมพันธุ์ก่อนสั่งซื้อเสมอ

ขั้วต่อตัวเมียใช้สำหรับอะไร?

ขั้วต่อตัวเมียมีหน้าที่หลักสามประการ:

1. การวางซ้อนแผ่นไม้แต่ละแผ่นหัวต่อตัวเมียบนแผงวงจรหลักจะรับหัวต่อตัวผู้บนแผงวงจรย่อย ทำให้สามารถขยายระบบได้อย่างยืดหยุ่นและกลับด้านได้ ระบบนิเวศของ Arduino shield เป็นตัวอย่างที่ได้รับการยอมรับอย่างกว้างขวางที่สุดของรูปแบบนี้
2. การเชื่อมต่อโมดูลกับบอร์ดโดยทั่วไปแล้ว โมดูลเซ็นเซอร์ โมดูลแสดงผล และโมดูลไร้สาย จะมาพร้อมกับหัวต่อแบบตัวผู้ การบัดกรีหัวต่อแบบตัวเมียลงบนแผงวงจรพิมพ์ (PCB) ช่วยให้คุณสามารถเปลี่ยนหรือสลับโมดูลได้โดยไม่ต้องถอดบัดกรี ซึ่งเป็นข้อได้เปรียบที่สำคัญในระหว่างการสร้างต้นแบบและการบำรุงรักษาภาคสนาม
3. การเชื่อมต่อสายเคเบิลกับแผงวงจรขั้วต่อตัวเมีย (แบบ Dupont หรือแบบ JST) ใช้สำหรับต่อสายไฟส่วนเกินเข้ากับอุปกรณ์ต่อพ่วง วิธีนี้เป็นที่นิยมใช้ในการผลิตจำนวนน้อยถึงปานกลาง เนื่องจากสายเคเบิลที่มีขั้วต่อช่วยลดความซับซ้อนในการประกอบและการซ่อมบำรุง

ส่วนหัวสำหรับผู้หญิงเทียบกับส่วนหัวสำหรับผู้ชาย

หลักเกณฑ์การจัดวาง: ไม่มีกฎตายตัวว่าขั้วต่อเพศใดควรอยู่บนแผงวงจรใด โดยทั่วไปแล้วในทางวิศวกรรมจะวางขั้วต่อตัวเมีย (แบบฝัง) ไว้ด้านที่มีกระแสไฟฟ้าไหลผ่านเมื่อไม่ได้เชื่อมต่อ เนื่องจากรูปทรงแบบฝังช่วยลดความเสี่ยงจากการลัดวงจรโดยไม่ตั้งใจ การจัดวางทางกลและข้อกำหนดด้านความปลอดภัยเฉพาะของคุณควรเป็นตัวกำหนดการตัดสินใจขั้นสุดท้าย ไม่ใช่เพียงแค่ธรรมเนียมปฏิบัติเท่านั้น

วิธีตรวจสอบความถูกต้องของตัวเลือกการจัดวางของคุณ: ก่อนที่จะสรุปรูปแบบการจัดวาง ให้ตรวจสอบว่าขั้วต่อที่ยังไม่ได้เชื่อมต่อจะสามารถเข้าถึงได้โดยผู้ใช้หรือเปิดเผยอยู่ในตัวเครื่องหรือไม่ หากเป็นเช่นนั้น ขั้วต่อตัวเมียแบบฝังจะช่วยลด — แต่ไม่ได้ขจัด — อันตรายจากไฟฟ้าช็อตและไฟฟ้าลัดวงจร ตรวจสอบกับมาตรฐานความปลอดภัยที่เกี่ยวข้องกับผลิตภัณฑ์ของคุณ (เช่น IEC 60950-1 / IEC 62368-1 สำหรับอุปกรณ์ไอทีและ AV)

วิธีการบัดกรีขาเฮดเดอร์ตัวเมีย

ขั้นตอนนี้นำไปใช้กับ หัวต่อตัวเมียแบบรูทะลุบนแผงวงจรพิมพ์ FR4 มาตรฐานชิ้นส่วน SMD ต้องใช้กระบวนการรีโฟลว์ที่ควบคุมได้ และอยู่นอกขอบเขตของเอกสารนี้

ที่ต้องการ:

• หัวแร้งควบคุมอุณหภูมิ (320–370 °C สำหรับตะกั่วบัดกรีแบบมีตะกั่ว; 340–380 °C สำหรับตะกั่วบัดกรีไร้ตะกั่ว SAC305)
• ลวดบัดกรี เส้นผ่านศูนย์กลาง 0.8–1.0 มม.
• ฟลักซ์แบบไม่ต้องทำความสะอาดหรือฟลักซ์แกนเรซิน
• แผ่น PCB ที่มีขนาดรูถูกต้อง (เส้นผ่านศูนย์กลางรูประมาณ 0.9–1.0 มม. สำหรับหัวต่อมาตรฐานระยะห่าง 2.54 มม.)
• ตัวยึด PCB หรือมือช่วยจับ

ขั้นตอน:

1. ทดสอบความแห้งก่อนเสียบหัวต่อลงในช่องโดยไม่ต้องบัดกรี ควรเสียบให้แนบสนิทโดยไม่ต้องออกแรง หากแน่นเกินไป แสดงว่าขนาดรูไม่ถูกต้อง ให้หยุดและตรวจสอบช่องก่อนดำเนินการต่อ
2. ตอกหมุดมุมด้านหนึ่งใช้ตะกั่วบัดกรีปริมาณเล็กน้อยลงบนขาปลายด้านใดด้านหนึ่ง โดยกดหัวต่อให้แนบสนิทกับพื้นผิว เพื่อกำหนดตำแหน่งสำหรับขาที่เหลือ
3. ตรวจสอบความตั้งฉากตรวจสอบทั้งจากด้านข้างและด้านหน้า อุ่นรอยต่ออีกครั้งและปรับหากส่วนหัวเอียง — นี่คือจุดแก้ไขที่ง่ายที่สุดจุดสุดท้ายของคุณ
4. บัดกรีขาที่เหลือตามลำดับวางปลายหัวแร้งไว้ที่จุดเชื่อมต่อระหว่างขาและแผ่นโลหะประมาณ 2 วินาที จากนั้นป้อนลวดบัดกรีเข้าไปในจุดเชื่อมต่อ (ไม่ใช่ป้อนเข้าไปที่ปลายหัวแร้ง) จุดเชื่อมต่อที่ดีจะมีลักษณะมันเงา เรียบ และมีลักษณะเป็นรอยเว้าที่ช่วยให้ลวดบัดกรีเคลือบทั้งวงแหวนรอบขาและแผ่นโลหะ
5. ตรวจสอบทุกข้อต่ออย่างละเอียดใช้แว่นขยายหรือกล้องโทรศัพท์ตรวจสอบ ปฏิเสธข้อต่อที่: ทื่อหรือเป็นเม็ด (ข้อต่อเย็น), จับตัวเป็นก้อนโดยที่แผ่นรองไม่เปียก (ความร้อนไม่เพียงพอ), หรือเชื่อมต่อกับหมุดข้างเคียง
6. ทำความสะอาดคราบฟลักซ์ที่เหลืออยู่ตามข้อกำหนดของผลิตภัณฑ์ของคุณ ฟลักซ์แบบไม่ต้องทำความสะอาดนั้นเป็นที่ยอมรับได้ในการประกอบชิ้นส่วนหลายประเภทตามแนวทาง IPC-A-610 แต่โปรดตรวจสอบกับข้อกำหนดด้านคุณภาพของคุณอีกครั้ง

สัญญาณบ่งชี้ความล้มเหลวและสิ่งที่บ่งชี้:

• การเชื่อมต่อไม่ต่อเนื่องหลังการผสมพันธุ์:น่าจะเป็นจุดเชื่อมต่อที่ไม่แน่น — ให้ทำการหลอมใหม่โดยเติมฟลักซ์เพิ่ม
• หัวต่อเอียงหลังจากบัดกรีเสร็จสมบูรณ์:รอยเชื่อมเย็นตัวลงก่อนตรวจสอบการจัดแนว — ถอดบัดกรี ทำความสะอาด และเริ่มต้นใหม่ตั้งแต่ขั้นตอนที่ 2
• เชื่อมตะกั่วระหว่างขาพิน:ใช้ลวดดูดตะกั่วและฟลักซ์ในการกำจัด แล้วตรวจสอบอีกครั้งภายใต้กล้องขยาย

วิธีการตรวจสอบ: หลังจากบัดกรีเสร็จแล้ว ให้ใช้มัลติมิเตอร์ในโหมดตรวจสอบความต่อเนื่องเพื่อยืนยันว่าแต่ละขาเชื่อมต่อกับเน็ตที่ต้องการ สำหรับการใช้งานที่มีการเสียบและถอดซ้ำหลายครั้ง (>50 ครั้ง) การทดสอบการเสียบและถอดแบบสั้นๆ ภายใต้สภาวะการทำงานปกติสามารถช่วยตรวจพบจุดเชื่อมต่อทางกลที่ไม่แน่นหนาได้ก่อนที่จะจัดส่งแผงวงจร