Pin headery a konektory Dupont: referenční přehled pro sourcing z Číny

Pin headery a konektory Dupont jsou nejvíce komoditizovanými propojovacími komponentami v elektronice. Standard rozteče 2,54 mm (0,1 palce) vznikl u soketů DIP IC v 70. letech a zůstal nezměněn, protože je v lidském měřítku — prsty dokážou tyto konektory zasunout a vysunout bez nářadí. Čínští výrobci dodávají naprostou většinu světového trhu pro tento formát. Nákup od západních distributorů za 10–50× cenu čínské továrny je vědomá volba, nikoli nutnost. Relevantní otázkou není, zda pořizovat z Číny, ale které specifikační body hlídat a které neměřit.

Přehled

Pin header je řada press-fit nebo SMD pinů držených v plastovém pouzdře v definované rozteči. Protikus je pouzdro stylu Dupont s jednotlivými zásuvkovými krimpovanými kontakty, nebo lišta soketu pro PCB montáž. Kombinace se používá pro:

I/O headery vývojových desek (Arduino, Raspberry Pi, STM32 Nucleo)
Spoje wire-to-board ve výrobním hardwaru
Jumperové bloky pro volbu konfigurace
Vrstvení desek (interboard stacking) v krytech a vývojových sadách

Trh se dělí na through-hole (THT) headery pro ruční montáž a prototypování a SMD varianty (pravoúhlé SMD, gull-wing) pro výrobní desky, kde je vrtání through-hole otázkou nákladů nebo výtěžnosti. SMD pin headery přinášejí během reflow vlastní problémy — viz sekce Časté problémy.

Klíčové specifikace

Parametr	2,54 mm (standard)	2,0 mm	1,27 mm
Rozteč	2,54 mm (0,1”)	2,0 mm	1,27 mm (0,05”)
Typický proud na pin	3 A trvale	2 A trvale	1 A trvale
Materiál kontaktu	Mosaz (CuZn), pocínovaná nebo pozlacená	Mosaz, pocínovaná nebo pozlacená	Mosaz, pocínovaná nebo pozlacená
Materiál pouzdra	PA66 (Nylon 66), černá standardně	PA66 nebo PBT	PA66 nebo LCP (pro reflow)
Max. provozní teplota	85°C (PA66)	85°C (PA66)	105°C (LCP pro SMD)
Délka pinu (nad izolátorem)	11 mm standardně; dostupné 6 mm a 15 mm	Dle aplikace	Dle aplikace
Délka pinu (pod izolátorem)	3 mm standardně (tloušťka PCB + pájení vlnou)	3 mm	2,5 mm
Izolační odpor	≥ 1 000 MΩ	≥ 1 000 MΩ	≥ 1 000 MΩ
Zkušební napětí izolace	500 VAC / 1 min	500 VAC / 1 min	300 VAC / 1 min

Možnosti pokovení

Pokovení	Tloušťka	Přechodový odpor	Případ použití
Cín na mosazi	1–3 µm Sn	≤ 20 mΩ počáteční	Obecné prototypování, výroba bez požadavku na zlato
Selektivní zlato (kontaktní plocha)	0,3–0,8 µm Au na Ni	≤ 10 mΩ počáteční	Spoje vyžadující ≥ 1 000 cyklů spojení
Plné zlato	0,3–0,5 µm Au na Ni	≤ 10 mΩ počáteční	Vysokocyklová prostředí citlivá na korozi

Pro většinu výrobních aplikací je cínové pokovení dostatečné a stojí o 30–60 % méně než zlato. V objednávce specifikujte „cínové pokovení minimálně 1 µm” — to vyfiltruje nejlevnější headery z holé mosazi, které ve vlhkém skladu viditelně oxidují do 6 měsíců.

Hlavní varianty

Podle počtu řad

SIL (Single In Line): Jedna řada pinů. Standard pro většinu GPIO headerů, senzorových breakoutů a jumperových bloků. Označuje se také jako „jednořadý header”.

DIL (Dual In Line): Dvě paralelní řady. Označuje se také jako „dvouřadý header”. Používá se pro paměťové moduly, sokety mikrokontrolérů a I/O vysoké hustoty. Konvence číslování pinů: pin 1 je vlevo nahoře, když je zářez nebo značka nahoře; piny se počítají dolů levým sloupcem a poté nahoru pravým sloupcem (stejně jako u DIP IC).

Podle orientace montáže

Svislý (přímý): Piny kolmé na PCB. Standardní konfigurace. Protikonektor se zasouvá shora.

Pravoúhlý: Piny vystupují rovnoběžně s PCB. Používá se, když musí být protikonektor přístupný od hrany desky. Pravoúhlé headery mají vyšší mechanické namáhání pájeného spoje — síla spojení/rozpojení se přenáší jako pákový moment na rameno pinu. Specifikujte toleranci ohybu 90° ± 2°; čínské komoditní headery se často dodávají s 85–95°.

Vodič a pouzdro Dupont

Pouzdro Dupont je zásuvkový protějšek: obdélníkové pouzdro PA66 s jednotlivými dutinami s roztečí 2,54 mm. Každá dutina drží jeden zásuvkový krimpovaný kontakt. Kontakt je vystřižen z fosforového bronzu nebo mosazi, pocínovaný a nakrimpovaný na vodič 26–28 AWG. Pouzdro je typicky 1×N nebo 2×N v konfiguracích 1, 2, 3, 4, 5, 6, 8, 10 pinů.

Standardní zásuvkový krimpovaný kontakt (typ 254) má výšku boxu zhruba 1,2 mm a přijímá vodič 26–28 AWG. Použití vodiče 24 AWG vyžaduje jiný kontakt nebo krimp se sníženou výškou — častý nesoulad u hotových sad jumperových vodičů Dupont, kde se vodič zvětšuje kvůli proudové zatížitelnosti, aniž by se změnil kontakt.

Sourcing z Číny: na co si dát pozor

Čínští výrobci dominují tomuto trhu do míry neobvyklé i podle měřítek elektronických komponent. BOOMELE (宝美乐), Ckmtw (产科) a Wcon (维连) dohromady dodávají velkou část globální poptávky po komoditních headerech 2,54 mm. Toto není trh se smysluplnou off-shore alternativou — Harwin a Samtec vyrábějí headery 2,54 mm, ale za 5–15× cenu, ospravedlnitelnou jen pro specifické mechanické nebo environmentální požadavky.

Schválení čínští dodavatelé headerů 2,54 mm:

Dodavatel	Poznámky
BOOMELE (Šen-čen)	Velkoobjemová komodita; přiměřené cínové pokovení; rozměrová tolerance obvykle ± 0,1 mm; bez schopnosti PPAP
Wcon Electronics (Tung-kuan)	Mírně vyšší specifikace než BOOMELE; nabízí možnost pozlacení s konzistentní tloušťkou; používáno čínskými ODM továrnami ve výrobě
Ckmtw (产科, Šen-čen)	Komodita; oblíbená na maker/vývojovém trhu; přijatelná pro prototypování a nekritickou výrobu
Shenzhen C&K (雄华)	Střední úroveň; nabízí plně vlastní specifikace včetně barvy pouzdra, délky pinu a varianty pokovení; MOQ 10 000 ks

Rozměrová konzistence je jedinou specifikací kvality, která při této ceně hraje roli. Vyžádejte si první kus s měřením posuvným měřítkem:

Rozteč pinů (měla by být 2,54 ± 0,05 mm napříč 20pinovým headerem)
Přímost pinů (odchylka od svislé by měla být < 0,2 mm na špičce pinu)
Rovinnost izolátoru (zborcení < 0,3 mm po délce 40pinového headeru)

Přímost pinů a rovinnost izolátoru jsou místa, kde levné headery selhávají. Header s 0,5mm zborcením na 40pinovém těle nedosedne rovně do lišty soketu a vyvine nerovnoměrnou sílu napříč spojovacími kontakty.

Materiál pouzdra SMD vs. through-hole. THT headery používají PA66 (Nylon 66), který měkne při 200°C a není vhodný pro reflow. SMD pravoúhlé headery musí používat pouzdro PBT nebo LCP — LCP (Liquid Crystal Polymer) snáší reflow při 260°C bez deformace. Čínští dodavatelé často nesprávně uvádějí PA66 headery jako „SMD kompatibilní”. Před specifikací SMD headerů pro výrobní reflow montáže PCB potvrďte materiál pouzdra v datasheetu.

Proudové zatížení. Hodnota 3 A na pin u headerů 2,54 mm je tepelný limit při okolní teplotě 30°C s konkrétním průřezem vodiče. U headeru 2×20 vedoucího plný GPIO proud z modulu Raspberry Pi Compute Module (celkem 500 mA, rozdělený mezi více pinů) to není problém. U výkonového headeru vedoucího 5 V při 3 A přes jediný 2pinový header je pin na svém tepelném limitu. Pro proudy nad 2 A na jediný pin specifikujte variantu 2,54 mm heavy-duty (průřez pinu 0,64 mm² místo 0,4 mm²) nebo použijte jinou rodinu konektorů.

Časté problémy

Přímost pinů ve výrobě. Přímost pinů se ve skladu zhoršuje — balení do pásky způsobuje mírné prohnutí pinů na vnějším okraji cívky. Při sourcingu ve volných sáčcích místo tape-and-reel (běžné u komoditních headerů) se přímost dále zhoršuje stlačením. Pro headery používané v automatickém osazování specifikujte balení tape-and-reel; headery ve volných sáčcích jsou pouze pro ruční montáž.

Zborcení pouzdra během reflow. PA66 headery umístěné na PCB v reflow peci (i když samy nejsou přetavovány, jen procházejí pecí kvůli jiným součástkám) mohou pohltit dost tepla na mírné zborcení. Efekt je kumulativní — desky, které projdou reflow dvakrát (oboustranné), vykazují větší zborcení. Pokud jsou headery na spodní straně desky s dvojitým reflow, přejděte na pouzdro PBT nebo headery připájejte ručně po obou reflow průchodech.

Uniformita pokovení u levných headerů. Nejlevnější headery z burzovního trhu Alibaby mají tloušťku pokovení, která se výrazně liší mezi základnou pinu (uvnitř pouzdra) a špičkou. Špička je místo, kde dochází ke spojení a kde musí být pokovení nejrovnoměrnější. Při testování příchozích headerů měřte přechodový odpor na špičce pinu, nikoli na pájecím vývodu u pouzdra — pro integritu signálu rozhoduje odpor špičky.

Kvalita krimpu vodičů Dupont. Hotové jumperové vodiče Dupont (10 cm, 20 cm, 30 cm zásuvka-na-zásuvku) jsou tak levné ($0,02–0,05 za vodič), že kvalita krimpu se zřídka ověřuje. Špatně krimpované kontakty mají vytahovací sílu 5–10 N místo specifikovaných 20 N. U produktu, kde jumperové vodiče Dupont propojují vnitřní moduly, se to stává problémem spolehlivosti v terénu. Pokud jsou vodiče Dupont ve vaší BOM pro cokoli jiného než vývojovou desku, specifikujte testování vytahovací síly na příchozích dávkách: 100% test při tahu 20 N po dobu 5 sekund je dosažitelný s jednoduchým testovacím přípravkem a pružinovou váhou.

Oxidace z pokovení holou mosazí. Někteří dodavatelé dodávají headery z holé mosazi (bez pokovení) kvůli maximálnímu snížení nákladů. Holá mosaz ve vlhkém prostředí oxiduje do 3–6 měsíců, čímž zvyšuje přechodový odpor z < 20 mΩ na > 200 mΩ. Specifikujte výslovně „pocínované” a vyžádejte si fotografii příčného řezu pokovení z kontroly prvního kusu.

Související zdroje

Správa BOM — řízení specifikací pro komoditní komponenty; jak v BOM zafixovat specifikace pokovení a materiálu, aby byly záměny odhaleny
Kritéria přijatelnosti IPC-A-610 — požadavky na pájené spoje pro through-hole pin headery; rozměry výplně při pájení vlnou
Proces SMT — proč headery s pouzdrem PA66 nemohou projít reflow; výběr materiálu pro SMD varianty
Jak nakupovat elektroniku z Číny — kompletní průvodce kvalifikací čínských dodavatelů pro komoditní komponenty
Alibaba vs 1688 — sourcing komoditních konektorů přímo z továren na 1688 vs. distributoři na Alibabě
Sourcing a párování dodavatelů
Výroba PCB a sourcing SMT
Průvodce nákupem montáže PCB v Číně