세선 동축 커넥터 선정 요령
고속 전송용 세선 동축 커넥터를 선택할 때 고민한 경험은 없으신지요? 다양한 지표가 너무 많아, 커넥터를 좀처럼 결정하기 어렵지는 않으셨는지요?
커넥터의 선택을 보다 원활하게 하기 위해, 본 기사에서 선정 요령을 소개합니다.
"세선 동축 커넥터를 선정하고 싶은데, 어떻게 결정해야 할지 모르겠다"고 생각하시는 고객님은 안 계십니까? 사실 커넥터는 디바이스와 직접 관계가 있는 매우 중요한 전자 부품입니다. 적절한 커넥터를 선택하지 않으면, 하기와 같은 목표가 되는 디바이스 퍼포먼스에 도달할 수 없는 경우도 있습니다.
그렇다면, 실패하지 않는 세선 동축 커넥터를 선택하는 요령이 있는 것입니까?
사실, 아래 순서대로 생각하면 원활하게 결정되니 꼭 함께 해 보시기 바랍니다.
선택준비 ---먼저, I-PEX 세선 동축 커넥터의 검색 사이트( 여기를 클릭 )를 열어 준비해 주세요.
① 전송 규격의 명확화
디바이스나 컴포넌츠에 의해서, 필요한 전송은 달라집니다. 커넥터를 선택하기 전에, 먼저 전송하고 싶은 신호에 대한 명확한 확인이 필요합니다. 전송 규격에 따라 전송 속도가 정해져 있습니다. 여기에 예시로서 USB4 규격에 ☑을 넣었습니다.
② EMC 고려 필요성의 명확화
그런데, EMC가 뭐지?
신호가 전송되고 있는 동시에, 주변으로 노이즈를 발산하거나, 주변으로부터 노이즈를 받거나 합니다. 노이즈를 발산하는 것에 의해, 주변 기기의 전송에 나쁜 영향을 끼칩니다. 주변의 노이즈을 받게 되면, 자신이 전송하는 신호가 나쁜 영향을 받게 됩니다.
I PEX의 자체 기술 ZenShield®는, 커넥터 주변에 노이즈를 발산시키지 않는 것과 동시에 노이즈를 받는 것도 방지합니다. 이 실드기술로 다른 전자 부품의 배치에 자유도가 올라가, 기판 실장의 트렌드인 고밀도 실장의 실현에 메리트를 부여합니다.
예로서, 노이즈가 우려되는 사용 환경을 상정해 EMC Shielding (ZenShield®)에 ☑을 넣어 보겠습니다.
③ 필요 핀수의 명확화
용도에 따라 필요한 핀수를 선택해 주세요. 필요 이상의 핀수 커넥터를 선택하면, 커넥터의 단가가 높아질 뿐만 아니라, 기판 상의 점유 면적도 낭비되어 버립니다.
여기에서는 예로서 40P를 사용하는 것을 상정하여, 31-40에 ☑을 넣었습니다.
④ 원하는 커넥터 크기 정하기
커넥터 사이즈는 높이 방향, 피치 정렬 방향, 깊이 방향으로 나타냅니다.
이 중 가장 자주 볼 수 있는 것은 높이 및 피치 치수입니다.
왜 커넥터의 Max. 높이가 중요한가?
세선 동축 커넥터는 주로 PCB에 Receptacle을 실장하고, Plug 하네스 측과 결합해 사용합니다. 결합 상태의 커넥터는, 제품 케이스 내에 들어가야 하기 때문에, 만약 커넥터의 전체 높이가 너무 높으면 케이스에 간섭하여 케이스가 제대로 장착되지 않을 수 있습니다.
여기서는 예시로 높이 방향을 1.01 - 1.2 (mm)에 ☑를 넣어 보겠습니다.
피치가 뭐지?
피치란 커넥터의 옆 단자 간의 거리를 의미합니다.
왜 피치가 중요한가?
세선 동축 커넥터의 경우, 커넥터의 피치에 의해 사용할 수 있는 케이블의 최대 외경이 정해져 있습니다.
예1: 0.5㎜ 피치의 10Pin 커넥터, 대응 케이블 외경 0.5㎜ Max.
예2: 0.4㎜ 피치의 10Pin 커넥터, 대응 케이블 외경 0.4㎜ Max.
일반적으로 케이블 지름이 클수록 전송에 유리한 장점이 있지만, 굵은 케이블을 선택하면 케이블 점유 공간이 커지는 단점도 있습니다.
여기에서는 예로서 피치를 0.4 (mm)에 ☑를 넣었습니다.
⑤ 케이블 사이즈를 정하기
케이블 사이즈 AWG(American Wire Gauge) 란?
아래 이미지 그림에서 설명한 대로, 중심 도체의 직경으로 나타내는 숫자입니다. AWG가 클수록 직경이 작습니다.
파이프로 물을 흘려 보내는 것을 이미지 해보세요. 파이프가 굵을수록 동시에 더 많은 물을 흘려 보낼 수 있습니다. 케이블도 마찬가지로, 중앙부의 도체 지름이 클수록 동시에 많은 데이터를 전송하는데 유리합니다.
그렇다면 모두 굵은 케이블을 사용하면 좋지 않을까라고 생각될지도 모르지만, 상기 커넥터 피치에 대해 소개한 것처럼, 피치에 의해 사용할 수 있는 케이블도 제한되어 있습니다.
케이블 임피던스가 뭐지?
상기 케이블 사이즈 일람표에는, 임피던스에 따라 케이블 외경도 달라집니다.
신호의 전송을 파이프를 통과하는 물의 흐름에 비유하면, 아래와 같이 다른 지름의 파이프로 물을 흘려 보내려고 하면, 지름이 급격하게 변경된 곳에서 물줄기의 혼란이 발생합니다.
이와 마찬가지로 임피던스가 매칭되지 않은 신호 통로에서 신호를 흘리면, 신호의 반사나 간섭 등의 혼란으로 인해 손실이 발생합니다. 신호를 가능한 한 손실 없이 전송 시키기 위해, 기판 & 커넥터 & 케이블 간의 임피던스 매칭이 필요합니다.
특성 임피던스가 매칭되지 않으면, 아래의 이미지가 되어, 전송 로스가 발생합니다.
특성 임피던스가 매칭되면, 아래와 같은 이미지가 되어, 전송 손실을 억제할 수 있습니다.
기본적으로 신호의 전송로는, 50Ω으로 정해져 있었지만, 실제 최근 각 전송 규격 단체에서 정하고 있는 경우도 있습니다. 예:USB4의 특성 임피던스는 42.5Ω으로 규정하고 있습니다. 고속 전송 시의 손실을 최소한으로 하기 위해, 유저 측이 결정한 특성 임피던스에 가까운 케이블을 선택하는 것도 중요합니다.
여기에서는, 예로서 세선 동축 케이블을 AWG#40에 ☑을 넣었습니다. 또한, 필요에 따라 discrete 케이블 사이즈도 선택 가능. (본 기사에서는 생략)
⑥ 결합 방향을 정하기
실은, 고객 측에서의 커넥터 배치 장소나, 결합 작업의 하기 쉬움, 기판 사이즈 등의 조건이 각각 달라, 이 원인에 따라서, 선택하는 커넥터의 결합 방향도 다릅니다.
I-PEX는 이전 기사( 여기 )에서 관련 소개를 한 적이 있으니, 꼭 한번 읽어보시기 바랍니다. 여기에서는, 예로서 수평 결합에 ☑을 넣었습니다.
어떠셨습니까? 이번 ①~⑥의 절차에서, 결과적으로 CABLINE®-CA II 를 검색할 수 있었습니다.
유저분들이 직접 이 순서를 이용하여 적절한 커넥터를 선택하실 수 있으셨나요?
I PEX는 고속 전송 커넥터 솔루션의 전문가로서, 고객의 사용 환경에 따라 다양한 설계를 진행하여 최선의 제안을 드리려고 노력하고 있습니다. 위의 검색 방법 이외에, 언제든지 찾기 쉽도록, 제품의 매트릭스 표( 여기를 클릭 )도 준비되어 있습니다. 해당 자료도 커넥터 선정에 있어 도움이 되었으면 하는 바람입니다.
