우리는 전자 시스템 아키텍처가 반복되고 업그레이드될 때마다 데이터 전송 속도가 그에 따라 증가한다는 것을 잘 알고 있습니다. 통합이 지속적으로 개선되는 환경에서는 고속 클록과 다중 비트 변조 기술이 전원 버스에 가깝게 작동합니다. 이러한 환경에서 회로 상호 연결을 관리하려면 신호 무결성을 보장하고, 전송 손실을 최소화하고, 잡음, 반사 및 누화에 대한 민감도를 줄이고, 최신 데이터 버스의 비트 오류율(BER) 요구 사항을 충족하기 위해 모든 노력을 기울여야 합니다.
다중 핀 커넥터는 많은 사람들의 주요 관심사이며 신호 무결성 개선에 중점을 두고 있습니다. 차동, 단일 종단 및 전원 신호를 결합하는 다중 핀 레이아웃에는 신중한 레이아웃과 상당한 유연성이 필요합니다. 또한 커넥터 접점 설계는 고속 데이터 속도와의 호환성을 보장하고 접점 수명을 길어야 합니다.
Samtec은 다양한 전자 상호 연결 솔루션 제조업체이며 위에서 언급한 다양한 과제를 해결하기 위해 고밀도 AcceleRate HD 어레이 커넥터 제품 라인(그림 1 참조)을 확장했습니다.
그림 1: 이 그림은 고속 전송 속도와 잦은 연결 및 분리를 위해 특별히 설계된 암/수 AcceleRate HD 개방형 필드 어레이 커넥터 쌍을 보여줍니다. (이미지 출처 : 샘텍)
이 커넥터 시리즈는 간격이 0.635mm(0.025인치)에 불과하고 너비가 5mm(0.197인치)에 불과한 초고밀도 다중 열 설계를 채택합니다. 이 시리즈는 최고의 레이아웃 유연성을 달성할 수 있는 개방형 필드 어레이 설계를 채택하고 이 커넥터의 에지 속도 접점은 높은 신호 무결성과 낮은 삽입 손실을 달성할 수 있어 초당 64~112기가비트(Gbits/s)의 버스 속도와 빈번한 연결 및 분리 작업에 적합합니다.
cceleRate HD 어레이 커넥터에는 10~100 범위의 선택 가능한 접점 단일 행이 있으며 각 행은 10의 배수로 구성됩니다. 총 접점 범위는 40~400으로 최대 4행의 접점을 수용할 수 있습니다.
예를 들어, ADM6-100-08.5-L-4-0-A-TR은 400비트 어레이 커넥터 세트의 수 커넥터이고 ADF6-100-07.5-L-4-0-A-TR은 암 커넥터입니다. 이 커넥터는 인쇄 회로 기판(PC 보드)의 표면 실장 설치에 사용됩니다. 샌드위치 응용 분야에서는 도터 보드가 PC 보드 위에 설치되며 샌드위치 응용 분야의 호환 가능한 리드 스타일에서 지원되는 설치 높이는 5mm, 7mm, 9mm, 10mm, 11mm, 12mm, 14mm 및 16mmmm(0.197인치, 0.276인치, 0.354인치, 0.394인치, 0.433인치, 0.472인치, 0.551인치 및 0.630인치는 필수 설치 간격 요구 사항을 충족할 수 있습니다.
니들 오프닝 필드 어레이의 장점
커넥터 접점의 성능은 설계에 의해서만 결정되지 않습니다. 접점의 물리적 배열과 다른 접점과의 상대적 위치는 성능에 영향을 미치는 요소입니다. 예를 들어, 전력을 전송하기 위해 단면적이 큰 핀을 사용하면 앞서 언급한 상호 효과가 발생할 수 있습니다. 고전류에는 더 큰 핀 직경이 필요하지만 이로 인해 접점 사이의 거리가 줄어들어 사용할 수 있는 최대 전압이 제한됩니다. 또 다른 방법은 사전 설정된 기능 없이 각 핀 위치를 사용할 수 있는 바늘 개방 필드 어레이를 사용하는 것입니다(그림 2). 니들 오프닝 필드 어레이 설계를 통해 차동 쌍, 단일 종단 신호 및 전원 공급 장치를 동일한 상호 연결 장치를 통해 사용할 수 있으므로 접지 및 배선의 유연성이 크게 향상됩니다.
그림 2: 바늘 개방형 필드 어레이 커넥터의 핀 위치는 독립적이며 설계 프로세스 중에 필요에 따라 할당될 수 있습니다. (이미지 출처 : 샘텍)
핀 할당은 다를 수 있습니다. 차동 신호는 인접한 핀을 사용하여 쌍을 이루고 연결될 수 있으며, 녹색 부분에 표시된 것처럼 중간 핀은 공백으로 남겨 도체 간 절연을 제공할 수 있습니다. 파란색 섹션에 표시된 것처럼 중간 절연 핀이 있거나 없는 개별 핀에 단일 종단 와이어를 할당할 수 있습니다. 더 큰 도체 직경이 필요한 전원 연결은 빨간색 섹션에 표시된 대로 여러 핀을 병렬 연결하여 구현할 수 있습니다.
Edge Rate 접점 설계
ADM6-100-08.5-L-4-0-A-TR 및 ADF6-100-07.5-L-4-0-A-TR 커넥터를 포함한 Samtec의 AcceleRate HD 커넥터는 높은 신호 밀도와 기계적 유연성, 향상된 신호 무결성을 결합하여 최대 64Gbit/s PAM4 속도의 신호 전송을 지원하고 PCIe ® 6.0/CXL ® 3.2와 호환됩니다. PAM4 신호는 4개의 전압 레벨을 사용하기 때문에 설계 난이도가 상대적으로 높은 반면, 기존 NRZ(Non Return To Zero) 신호는 2개의 레벨을 사용합니다. 이렇게 하면 신호 진폭 변화가 1/3로 줄어들어 신호 대 잡음비(SNR)가 중요한 초점이 됩니다.
Samtec은 고급 Edge Rate 접촉 시스템을 통해 뛰어난 신호 무결성을 달성함으로써 이러한 기술적 과제를 극복했습니다(그림 3). 이 시스템의 특징은 접촉면을 밀링 가공하여 삽입이 원활하고 마모가 적으며 인성이 강해 삽입이 빈번한 용도에 적합합니다.
그림 3: Edge Rate 핀은 마모를 줄이고 낮은 연결 저항을 보장하기 위해 가공되었습니다. (이미지 출처 : Samtec, 저자 노트)
AcceleRate HD 커넥터는 구리 기판, 니켈 도금을 기본으로, 표면에 금도금 공정을 채택합니다. Edge Rate 접점의 기하학적 모양은 50Ω 및 100Ω(Ω)의 상호 연결 임피던스 요구 사항에 정확하게 적응할 수 있습니다. 접점의 얇은 절단 모서리를 서로 마주보도록 배열함으로써 넓은 모서리 결합과 누화를 최대한 최소화할 수 있습니다.