כאשר בוחנים את פנים-המכשיר האלקטרוני—לוח אם של מחשב, בקר LED או חיישן תעשייתי—תמיד נמצא שם דבר אחד: מחברים.
הם מחברים בין לוחות מעגל מודפס (PCB), מעבירים הספק ואותות, והופכים התקנים למודולריים וקלים להרכבה.
מדריך זה מתמקד במחברי PCB: מה הם, מהם סוגי הליבה (Board-to-Board, Wire-to-Board ו-I/O), מה תפקיד מחבר הקצה (Edge), וכיצד לזהות את הבחירה הנכונה לתכנון שלך.
מהו מחבר PCB?
מחבר PCB הוא ממשק אלקטרומכני המורכב על לוח מעגל מודפס ומאפשר לחבר שני מעגלים ללא הלחמה קבועה.
הוא מעביר הספק, נתונים, או שניהם—בין לוחות, כבלים או התקנים חיצוניים.
במקום להלחים חוטים ישירות ללוח, המחברים יוצרים ממשק Plug-and-Play: ניתן להכניס, להוציא או להחליף מודולים במהירות.
כך חוסכים זמן הרכבה, מפשטים בדיקות, ומאפשרים שדרוגים או תיקונים בהמשך.
שלוש צורות חיבור עיקריות
1) Board-to-Board (BTB)
מחברים אלה מחברים ישירות שני לוחות בתוך אותו מוצר.
נמצאים בטלפונים חכמים, נתבים, מודולים לרכב ובקרים תעשייתיים.
תצורות נפוצות:
- מקביל/מוערם (Mezzanine/Stacking): שני לוחות זה מול זה ונערמים אנכית.
- בזווית ישרה (Orthogonal/Right-angle): לוח עומד ב-90° ללוח השני (צורת L).
- קופלנרי/קצה-אל-קצה: הלוחות באותו מישור, נפוץ ב-Backplane ארוך.
ביישומי מהירות גבוהה שים דגש על גובה הערימה, דיוק היישור ושלמות האות.
2) Wire-to-Board (WTB)
מחברי WTB מחברים כבלים ללוח.
נפוצים במאווררים, חיישנים, מנועים, סוללות ולוחות בקרה.
הרכבה טיפוסית כוללת נעל/מגע מכוּמָּט (Crimp) או מולחם על החוט, בית (Housing), ו-Header מולחם על ה-PCB.
הם מאפשרים תנועה גמישה וחיבור מהיר בשטח.
בעת הבחירה בדוק זרם נומינלי, מנגנון נעילה, ואוריינטציה (אנכי או בזווית).
3) מחברי I/O (קלט/פלט)
מחברים את ה-PCB לרשתות או להתקנים חיצוניים.
דוגמאות: USB, HDMI, RJ45 (Ethernet), Coax, שקעי אודיו ויציאות אופטיות.
מספקים ממשק חשמלי ומכני לתקשורת או טעינה.
סוגי מחברי PCB נפוצים
בעולם האלקטרוניקה מאות משפחות של מחברים. הנה החשובים שבהם ומה מיוחד בכל אחד.
מחבר קצה (Card-Edge / Gold Finger)
הקצה המצופה של ה-PCB משמש כזכר, וה-Socket/Slot בלוח השני מחזיק אותו—כמו כרטיס PCIe או M.2.
יתרונות עיקריים:
- צפיפות פינים גבוהה ועלות נמוכה (אין צורך במחבר זכר נפרד).
- הרכבה פשוטה והחלפה קלה.
- מתאים לאוטובוסים דיגיטליים מהירים.
יישומים נפוצים: כרטיסי הרחבה למחשב, שרתים, סטריפים של LED ומערכות Backplane.
מחברי Mezzanine/Stacking (BTB)
למערכות מרובות לוחות וצפופות אנכית.
נפוצים בין לוח לוגיקה ללוח ממשק/בת.
תומכים בזוגות דיפרנציאליים ומהירויות Gigabit.
שים לב ל-גובה הערימה, פיני יישור, ו-הצללות/מיסוך אדמה לקווי מהירות גבוהה.
Header & Socket (שורת פינים ובת-מזין)
הכי מוכרים בפרוטוטייפ ובאלקטרוניקה איטית.
מורכבים משורות פינים (Male Header) ומקבילותיהן (Female Socket).
רסטרים נפוצים: 2.54 מ״מ, 1.27 מ״מ, 1.0 מ״מ.
זולים, פשוטים ואמינים ללוחות פיתוח וג׳אמפרים.
ישרים—לחיבור לוחות מקבילים; בזווית—לחיבור ניצב.
אפשר גם ליצור ערימה קשיחה בהלחמה דו-צדדית.
מחברי FPC/FFC (לכבלי סרט גמישים)
לכבלים דקים וגמישים—במחשבים ניידים, מסכים ומצלמות.
מנגנון ZIF/LIF עם נעילה מלמעלה/מלמטה.
יש לשים לב לכיוון ההשחלה (Top/Bottom Contact), רדיוס כיפוף, ומספר מחזורי זיווג.
מסופי חיווט (Terminal Blocks – בורג/קפיץ)
מכונים גם מחברי לוח ביישומים תעשייתיים והספק.
מאפשרים חיווט שטח ישירות ללוח באמצעות בורג (קלאסי, עמיד) או קפיץ/Lever (ללא כלי, מהיר).
מתאימים לזרמים גבוהים ומוליכי שטח גדולים.
בדוק רָסְטֶר, דרוג מתח, ושיטת הרכבה (THT/SMT).
מחברים מעגליים (M12, M8 וכד’)
לסביבות קשות/חוץ, אטומים לרוב ל-IP65–IP68.
קידודים כמו A/D/X/L/T מגדירים שרטוט פינים ושימוש (הספק, Ethernet, חיישנים).
סגירת בורג/באיונט עמידה לרעידות—מעולה לאוטומציה תעשייתית ורובוטיקה.
מחברי Pogo / Spring-Loaded
פינים קפיציים למגע זמני וסלחני לסטיות יישור.
טובים לפיצוי תנועה ולהרבה מחזורי חיבור.
שימושים: עמדות טעינה, מתקני בדיקה, מכשירים מודולריים ניידים.
פרמטרים חשובים: מהלך (Travel), כוח קפיץ, וסוג ציפוי (זהב על ניקל).
שיטת בחירה בשלושה שלבים
כך בוחרים רוב מהנדסי החומרה:
1) דרישות חשמל ואות
הגדר מתח, זרם וסוג אות.
- מחבר הספק 4-פינים עשוי לדרוש 5A לכל פין.
- זוג דיפרנציאלי מהיר ידרוש עכבה מבוקרת.
קבע מספר פינים והאם יש אותות מעורבים (הספק + נתונים).
2) מכניקה והרכבה
- שיטת התקנה: THT (חוזק מכני) מול SMT (קומפקטי).
- אוריינטציה: אנכי, בזווית, גובה ערימה.
- נעילה וקיטוב (Polarization): למניעת היפוך ועמידות לרעידות.
- מחזורי זיווג: כמה פעמים יחובר/ינותק?
בגובה מוגבל—מחברי Mezzanine נמוכים או FFC יעילים.
3) סביבה ואמינות
- טווח טמפרטורה.
- עמידות ל-אבק/לחות/זעזועים (דירוג IP).
- דליקות/אישורי UL לפי צורך.
- אורך חיים ומרווחי תחזוקה.
בחירה בציפוי ובאטימה נכונים תבטיח שרידות בסביבת היעד.
יסודות מבנה וחומרים
1) רסטר (Pitch) וגובה ערימה
ה-Pitch קובע צפיפות ופוטנציאל זרם.
BTB בצפיפות גבוהה (0.4–0.5 מ״מ) חוסך מקום אך דורש יישור מדויק ובקרת Reflow.
גובה הערימה משפיע על אורך מוליכים, עכבה וזרימת אוויר במארז.
2) ציפוי מגעים
משפיע על ביצועים ועלות:
- זהב: עמידות קורוזיה מיטבית והתנגדות מגע נמוכה—מעולה לאות.
- בדיל: זול יותר, טוב להספק/מעט מחזורים.
- שכבת ניקל תחתונה להגנת שחיקה.
3) שיטות סיום (Termination)
- הלחמת THT: חוזק מכני גבוה.
- SMT/Reflow: קומפקטי ומתאים לאוטומציה.
- Crimp/IDC: לרתמות חיווט.
- Press-fit: ללא הלחמה, נפוץ ב-Backplanes.
לכל שיטה פשרות בין זמן, עלות ותיקון.
התאמה לפי יישום
- מחשוב/תקשורת מהירים:
בחר מחברי קצה או BTB מהירים לעכבה נשלטת ומיסוך ל-PCIe, SATA, Ethernet. - בקרה תעשייתית והספק:
מסופי חיווט, מחברי M12, או WTB עם נעילה—לזרמים גבוהים ועמידות לרעידות. - צרכני/פרוטוטייפ:
Headers/Sockets ו-FPC/FFC—חסכוניים ומתאימים למארזים דקים. - בדיקה וטעינה:
Pogo/Spring-Contacts למחזורי חיבור רבים או טולרנסים הדוקים.
שאלות נפוצות (FAQ)
1) מהו מחבר PCB?
רכיב המספק חיבור חשמלי ניתק וחוזר בין לוח מעגל מודפס לבין לוח/כבל/התקן אחר.
2) איך מחברים שני לוחות יחד?
באמצעות מחברי BTB (ערימה, זווית ישרה, קופלנרי).
לפרוטוטייפ פשוט ניתן להלחים שורת פינים משני הצדדים.
במערכות מודולריות—מחברי קצה או Backplane.
3) אילו סוגי מחברי לוח קיימים?
משפחות עיקריות: BTB, WTB, I/O.
סוגים ייעודיים: Card-Edge, FPC/FFC, Terminal Blocks, מחברים מעגליים, Pogo.
4) לשם מה משמש מחבר קצה (Edge)?
לחיבור כרטיסי בת, מודולי זיכרון או סטריפי LED ללוח אם; מוערך על צפיפות גבוהה ועלות נמוכה.
5) איך לבחור מחבר 4-פינים?
בדוק זרם/מתח לכל פין, נעילה, רסטר ומס’ מחזורי זיווג.
להספק—רסטר גדול וציפוי בדיל; לאות—רסטר קטן וציפוי זהב.
סיכום
מחברי PCB הם רכיבים בסיסיים הקובעים כיצד מוצר מורכב, נבדק ומתוחזק.
הבנה של שלוש צורות החיבור—BTB, WTB, I/O—ושל הסוגים הנפוצים—Edge, FPC, Terminal Block, Pogo—תוביל לבחירות תכנון חכמות יותר.
המחבר הנכון יזרז הרכבה, יעלה אמינות בשטח, ויקל על שדרוגים עתידיים.
