【導(dǎo)讀】在高速5G網(wǎng)絡(luò)快速發(fā)展的現(xiàn)在，為了提高設(shè)備的可攜能力，相關(guān)產(chǎn)品正面臨著小型化的挑戰(zhàn)，在每個(gè)市場(chǎng)中，設(shè)計(jì)人員都面臨著對(duì)縮小設(shè)備不斷增長(zhǎng)的需求，這意味著內(nèi)部連接器也必須做得更小。本文將為您探索跨行業(yè)所面臨小型化的挑戰(zhàn)，以及由Molex針對(duì)5G應(yīng)用推出的小型化連接器的產(chǎn)品特性。
設(shè)備小型化對(duì)信號(hào)完整性帶來挑戰(zhàn)
自5G手機(jī)問世以來，人們一直試圖把更多的功能融入到狹小的空間里。在每個(gè)市場(chǎng)中，尤其是隨著5G技術(shù)的出現(xiàn)，設(shè)計(jì)工程師都面臨著越來越多的挑戰(zhàn)，需要重新設(shè)計(jì)電子產(chǎn)品以適應(yīng)不斷縮小的設(shè)備，并將更多功能集成到緊湊的空間中。這種小型化趨勢(shì)需要使內(nèi)部連接器變得更小，并且惡性循環(huán)仍在繼續(xù)。
在射頻／無線設(shè)備、消費(fèi)電子產(chǎn)品和數(shù)據(jù)中心／邊緣計(jì)算等先進(jìn)應(yīng)用中，考慮到不斷變化的用戶和市場(chǎng)期望，在創(chuàng)建比以往更小的組件時(shí)會(huì)帶來挑戰(zhàn)，例如增加引腳／信號(hào)密度（無論是I/O還是電源）。
為推動(dòng)使用越來越細(xì)信號(hào)間距的連接器帶來了一些挑戰(zhàn)，例如缺乏用于EMI屏蔽的內(nèi)部空間，使得內(nèi)部EMI效應(yīng)的管理變得困難，此外，信號(hào)引腳距離太近可能會(huì)導(dǎo)致串?dāng)_，將導(dǎo)致信號(hào)衰減，進(jìn)而影響信號(hào)完整性（Signal Integrity, SI），從而影響到關(guān)鍵的5G速度性能。
先進(jìn)的5G應(yīng)用需要最大限度地節(jié)省PCB空間、卓越的性價(jià)比，以及適合客戶應(yīng)用的大量設(shè)計(jì)功能，尤其是在將高速連接器可靠地應(yīng)用到PCB上時(shí)，因此需要電氣、機(jī)械和制造工藝工程方面的跨學(xué)科專業(yè)知識(shí)，來提供以更高速度運(yùn)行的微電子互連，同時(shí)又不犧牲長(zhǎng)期可靠性，并同時(shí)仍保持商業(yè)可行性，以完成小型化的目標(biāo)，設(shè)計(jì)人員必須“從大處著眼”，重新定義連接創(chuàng)新，以滿足通信、電源和I/O處理要求。
隨著小型化繼續(xù)滲透到每個(gè)行業(yè)和應(yīng)用類別，產(chǎn)品設(shè)計(jì)師必須平衡競(jìng)爭(zhēng)因素，要關(guān)注的議題包括電源和熱管理、信號(hào)完整性和集成、組件和系統(tǒng)集成、機(jī)械應(yīng)力和可制造性等，都對(duì)設(shè)備的小型化帶來嚴(yán)苛的挑戰(zhàn)。
小型化不僅僅是連接器變得更小
小型化不僅僅是把零件做得更小，它還涉及將這些部件組裝在一起，如果可能的話，并確保設(shè)備制造商可以利用相同的設(shè)計(jì)方式，而無需重新設(shè)計(jì)PCB，因?yàn)檫@會(huì)產(chǎn)生成本。之前許多組件太小，已經(jīng)無法進(jìn)行手工放置操作，這迫使印刷電路板制造商轉(zhuǎn)向采用自動(dòng)化表面貼裝技術(shù)。現(xiàn)在，即使采用自動(dòng)化組裝，處理電路板上極細(xì)間距連接的制造工藝也面臨著一系列類似的挑戰(zhàn)。
以一個(gè)典型的微型連接器的端子間距為例，即兩個(gè)相鄰引腳的中心之間的距離，這一距離已經(jīng)從遠(yuǎn)超過1 mm縮小到0.35 mm，最終，引腳的大小會(huì)限制它們可以承載的功率的大小或頻率信號(hào)電路的多少。在某種程度上，你必須在尺寸上做出妥協(xié)，才能獲得高速性能。
機(jī)械限制也是一個(gè)值得關(guān)注的問題，根據(jù)所需的應(yīng)用，這些連接器必須堅(jiān)固、防水和防震（如果暴露在環(huán)境中），并且具有成本效益。設(shè)計(jì)的目的是為了實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)，并在世界各地進(jìn)行銷售?？偟膩碚f，這些限制促使設(shè)計(jì)師在進(jìn)入生產(chǎn)過程之前，需要采取更全面的產(chǎn)品設(shè)計(jì)方法。例如，設(shè)計(jì)人員可以重新考慮連接器電路布局，而不是繼續(xù)縮小連接器引腳，這就是Molex在四排板對(duì)板連接器上所做的事情。這款引人注目的連接器具有4排交錯(cuò)接觸針（因此稱為“四排”），與SlimStack SSB6RP變體相比，可節(jié)省多達(dá)30%的電路板占用空間。這是一種創(chuàng)新方式，可以在不影響物理設(shè)計(jì)的情況下獲得更小的端子間距，結(jié)果是前所未有的空間節(jié)省，同時(shí)實(shí)現(xiàn)高密度電路連接。
隨著新功能的不斷涌現(xiàn)推動(dòng)著手機(jī)市場(chǎng)的發(fā)展，例如5G手機(jī)攝像頭的數(shù)量每年都在增加，因此業(yè)界需要尺寸更小的組件以節(jié)省空間。最新型號(hào)的手機(jī)可以帶有4或5個(gè)攝像頭，在攝像頭數(shù)量方面處于飽和狀態(tài)。此外，5G應(yīng)用的挑戰(zhàn)也為電信行業(yè)的小型化提出了新的需求。
目前5G是最大的因素，智能手機(jī)內(nèi)部需要更多的天線模塊和更多的射頻功能。此外，所有與5G相關(guān)的功能都需要耗費(fèi)更大的電量，因此需要更大的電池，這種情況使設(shè)計(jì)工程師感到壓力，必須不得不縮小其它必要部件的尺寸。
射頻連接器就是一個(gè)很好的例子，過去，工程師使用同軸電纜在板到板之間傳輸射頻信號(hào)，但現(xiàn)在這些被更小的射頻連接器取代，這是新的小型化趨勢(shì)的一部分。使用不同高度的射頻連接器允許制造商在Z軸上優(yōu)化組件的放置，但實(shí)現(xiàn)這種轉(zhuǎn)變并非易事。由于5G的頻率更高，為了避免信號(hào)泄漏，其它部分必須重新設(shè)計(jì)。為了滿足這一需求，工程師必須為連接器開發(fā)了新的無間隙制造方法，這是下一代技術(shù)工程學(xué)科之間復(fù)雜相互作用的簡(jiǎn)單演示。
柔性板連接器克服小型化挑戰(zhàn)
Molex致力于憑借數(shù)十年應(yīng)對(duì)挑戰(zhàn)和權(quán)衡的經(jīng)驗(yàn)，推動(dòng)小型化之路。通過全球工程和制造領(lǐng)導(dǎo)團(tuán)隊(duì)，Molex提供跨學(xué)科的專業(yè)知識(shí)和無與倫比的協(xié)作，以支持客戶不斷變化的需求，滿足5G毫米波射頻應(yīng)用需求的5G25系列柔性板連接器的推出就是一個(gè)這樣的例子。
該微型連接器為高速、極限射頻應(yīng)用提供卓越的SI性能和強(qiáng)大的插配功能，并節(jié)省緊湊型5G移動(dòng)和其他通信設(shè)備所需的PCB空間，以滿足高頻（25 GHz）需求。Molex專有的射頻端子接觸屏蔽和隔離功能，可保持關(guān)鍵任務(wù)5G應(yīng)用中預(yù)期的高水平SI性能。
與它們的物理尺寸相比，這些微型連接器復(fù)雜但機(jī)械堅(jiān)固的特性，解釋了它們的高電氣可靠性。該連接器獨(dú)特設(shè)計(jì)的屏蔽層提供全面的EMI屏蔽和高頻功能，可實(shí)現(xiàn)卓越的EMI降低和SI性能，同時(shí)支持插配定位，它還可以防止?jié)撛诘纳漕l接點(diǎn)彎曲和意外跌落引起的沖擊。
具有業(yè)界領(lǐng)先信號(hào)完整性的連接器
Molex 5G25系列的5G應(yīng)用頻率高達(dá)25 GHz，可實(shí)現(xiàn)高速傳輸，手機(jī)制造商、射頻模塊開發(fā)商和芯片組制造商，都可以利用Molex業(yè)界領(lǐng)先的5G毫米波連接技術(shù)。5G25系列提供業(yè)界領(lǐng)先的SI性能和全面的EMI屏蔽（包括射頻端子和連接器屏蔽），提供卓越的電氣和無線信號(hào)性能和連接性，并在插座或插頭內(nèi)添加中心屏蔽觸點(diǎn)以隔離每一行，以進(jìn)一步提高整體SI穩(wěn)定性。此外，Molex的全屏蔽設(shè)計(jì)可提供一流的遠(yuǎn)場(chǎng)增益性能，非常適合將5G天線連接到收發(fā)器的其余部分。
Molex 5G25系列尺寸緊湊，支持在節(jié)省空間的解決方案中進(jìn)行高速數(shù)據(jù)傳輸，并針對(duì)惡劣環(huán)境條件提供額外保護(hù)。5G25系列的信號(hào)間距為0.35 mm，配合主體高度僅為0.7 mm，主體寬度為2.5 mm，長(zhǎng)度為3.6 mm，提高了印刷線路板（PWB）設(shè)計(jì)的靈活性。此外，5G25使射頻天線模塊和移動(dòng)設(shè)備的設(shè)計(jì)人員，能夠?qū)⑸漕l和非射頻信號(hào)結(jié)合起來，從而減少對(duì)額外連接器的需求，同時(shí)節(jié)省更多空間和成本。
Molex 5G25系列是專為快速、可靠的組裝而設(shè)計(jì)，采用0.30 mm節(jié)距（寬度）和0.30 mm（跨度）的一流對(duì)準(zhǔn)余量，在對(duì)準(zhǔn)公差方面提供高度靈活性，加快整個(gè)裝配和生產(chǎn)過程，可實(shí)現(xiàn)快速、無故障的裝配，具有出色的“咔噠感”以防止錯(cuò)配，而這款超緊湊連接器具有強(qiáng)大的剝離力，可提高可靠性并最大限度地減少裝配操作員或自動(dòng)裝配機(jī)的負(fù)載，具有產(chǎn)品和操作可靠性所需的機(jī)械堅(jiān)固性。
Molex 5G25系列廣泛應(yīng)用于各個(gè)行業(yè)，像是消費(fèi)領(lǐng)域的AR/VR設(shè)備、智能家居設(shè)備、智能手機(jī)、平板電腦、可穿戴設(shè)備，以及軍事領(lǐng)域的飛機(jī)航空電子設(shè)備、空拍機(jī)、無人機(jī)，該產(chǎn)品支持5G毫米波、Sub 6 GHz和4G/LTE應(yīng)用的能力，使其在工業(yè)領(lǐng)域的5G和射頻設(shè)備、物聯(lián)網(wǎng)、便攜式音頻和導(dǎo)航設(shè)備，醫(yī)療領(lǐng)域的病人監(jiān)護(hù)系統(tǒng)、治療和手術(shù)設(shè)備等應(yīng)用中具有很高的可用性。
結(jié)語
隨著手機(jī)與可穿戴設(shè)備應(yīng)用的不斷進(jìn)步，給連接產(chǎn)品制造商帶來了設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)，小型化已成為解決一些空間問題的關(guān)鍵要素，尤其是在PCB空間非常寶貴的情況下。每一個(gè)新一代射頻天線模塊和智能手機(jī)都讓我們更接近實(shí)現(xiàn)5G性能的全部潛力，Molex迅速利用這些機(jī)會(huì)提供互連解決方案，這些解決方案可以解決高數(shù)據(jù)速度問題，同時(shí)提供出色的SI性能，并滿足要求嚴(yán)格的25 GHz毫米波應(yīng)用要求。Molex正在提高信號(hào)穩(wěn)定性、穩(wěn)健性能和快速組裝的標(biāo)準(zhǔn)。Molex致力于提供創(chuàng)新的互連解決方案，以應(yīng)對(duì)不斷發(fā)展和新興的應(yīng)用，同時(shí)使客戶能夠在縮小產(chǎn)品尺寸的同時(shí)享受新的增強(qiáng)功能，Molex是先進(jìn)5G射頻板對(duì)板連接器的領(lǐng)先供應(yīng)商，憑借其創(chuàng)新和協(xié)作傳統(tǒng)的支持，并與射頻天線模塊和移動(dòng)設(shè)備的領(lǐng)先開發(fā)商合作。
來源：艾睿電子
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