Autorytatywna analiza | Dlaczego coraz więcej modułów rdzeniowych wybiera połączenia board-to-board (B2B)?

W projekcie modułu rdzeniowego często pomija się metodę połączenia, a przecież to ona decyduje o stabilności strukturalnej, integralności sygnału i możliwościach konserwacji całego systemu. W ciągu ostatnich kilku lat coraz więcej modułów rdzeniowych, płyt rozwojowych, a nawet systemów sterowania głównych urządzeń zaczęło ewoluować w kierunku połączeń board-to-board. Dlaczego coraz więcej producentów przechodzi na to rozwiązanie? Czy jest ono naprawdę lepsze? Dziś dokładnie wyjaśnimy wszystko, od projektu strukturalnego po praktykę produkcji masowej.

W systemach SoC o dużej mocy obliczeniowej i dużej gęstości interfejsów, złącza board-to-board stały się preferowanym rozwiązaniem, które równoważy integralność sygnału z niezawodnością mechaniczną.

Wraz z wejściem do głównego nurtu wysokowydajnych SoC, takich jak RK3588 i RK3576, sygnalizacja moduł-do-nośnika nie jest już zadaniem „kilkudziesięciu linii” – to problem stu i więcej kanałów o dużej prędkości. Złącza board-to-board z łatwością dostarczają 40–120 pinów sygnałów o dużej prędkości, zachowując jednocześnie ścisłą kontrolę impedancji i doskonałą wydajność integralności sygnału (SI).

Płyta nośna LKB3576 wykorzystuje cztery złącza board-to-board Panasonic AXK5F80537YG – 80-pozycyjne, o rozstawie 0,5 mm – zabezpieczone czterema śrubami M2.

W porównaniu do otworów LCC lub FPC, złącza board-to-board zapewniają:
- Mniejsze straty sygnału, szczególnie przy prędkości 2–5 Gbps;
- Silniejsze ekranowanie EMI dzięki dobrze uziemionej izolacji pin-to-pin;
- Kontrolowana tolerancja parowania – precyzyjne wyrównanie pinów i gniazd w granicach ±0,05 mm.

Płyty główne AI, bramy przemysłowe, jednostki centralne w motoryzacji i hosty wizji maszynowej obsługują wiele jednoczesnych łączy MIPI, USB 3.0, PCIe i Gigabit-Ethernet; połączenia board-to-board lepiej zachowują stabilność i jednolitość tych sygnałów o dużej prędkości niż jakakolwiek alternatywa.

W środowiskach motoryzacyjnych i przemysłowych przedłużające się wibracje i cykle termiczne łatwo poluzowują połączenia. Kable FPC flex w tych środowiskach często cierpią na zakłócenia EMI, dryf sygnału lub sporadyczne kontakty.

Złącza board-to-board, zbudowane z metalowych pinów i gniazd wciskanych, dają trzy krawędzie mechaniczne:

- Wysoka odporność na wibracje: siła wciskania 60–80 N wytrzymuje powtarzające się wstrząsy i wstrząsy
- Pozłacane styki: utrzymują ścieżki o niskiej rezystancji przez tysiące cykli termicznych
- Sztywne mocowanie: opcjonalne śruby i kołki ustalające blokują sparowaną parę do obudowy, eliminując mikroruchy

Dla inżynierów linii produkcyjnych największą zaletą board-to-board jest lutowanie bez lutowania + ponowne użycie.
- Moduły rdzeniowe podłącza się i wyciąga w kilka sekund; nie jest wymagane ponowne lutowanie.
- Gdy płyta ulegnie awarii, wymień górny moduł – nośnik pozostaje w obudowie.
- Obniża koszty SMT i koszty serwisu przez cały okres eksploatacji.
- Zero cykli wysokotemperaturowych, więc brak uszkodzeń spowodowanych naprężeniami cieplnymi.
- Przepustowość montażu / demontażu wzrasta 3–5*.
- Większe okno wyrównania pozwala na półautomatyczne wkładanie, wybaczając normalne tolerancje obsługi.

Ponieważ urządzenia wbudowane dążą do mniejszych i cieńszych współczynników kształtu, złącza board-to-board umożliwiają pionowe ułożenie: dwie płytki PCB znajdują się prawie twarzą w twarz, maksymalizując wydajność objętościową.

- Grubość modułu spada do 2–6 mm
- Krótsze ścieżki wewnętrzne zapewniają czystsze ścieżki sygnału
- Bardziej uporządkowana obudowa ułatwia rozpraszanie ciepła i projektowanie ekranowania

SoC: RK3576, ośmiordzeniowy 64-bitowy (4*A72 + 4*A53), GPU ARM Mali-G52 MC3, NPU 6 TOPS
Kodek: dekodowanie 4K60 fps H.264/AVC, dekodowanie 8K30 fps lub 4K120 fps H.265/HEVC; kodowanie 4K60 fps H.264/H.265
Pamięć: RAM obsługuje LPDDR4/4X/5, ROM obsługuje eMMC 5.1; opcje 4 GB+32 GB, 8 GB+64 GB, 16 GB+128 GB
Obsługa systemu operacyjnego: Android, Ubuntu, Buildroot, Debian, openEuler, Kylin
Połączenie: cztery 80-pinowe, rozstaw 0,5 mm, wysokość 2 mm; gniazdo AXK5F80537YG, nagłówek AXK6F80347YG, złącze board-to-board Panasonic

Połączenie board-to-board: łatwy montaż i konserwacja, bogate interfejsy klasy przemysłowej, obsługa rozszerzeń wielotypowych, konstrukcja antywibracyjna i przeciwzakłóceniowa, stabilna praca długoterminowa, odpowiednia do sterowania w pojeździe, terminali obliczeniowych AI edge-computing i inteligentnych bram przemysłowych.

Połączenie board-to-board staje się nowym standardem w projektowaniu sprzętu wbudowanego, oferując zrównoważone rozwiązanie w zakresie wydajności, niezawodności i możliwości konserwacji.