【導讀】在高速5G網(wǎng)絡(luò )快速發(fā)展的現在，為了提高設備的可攜能力，相關(guān)產(chǎn)品正面臨著(zhù)小型化的挑戰，在每個(gè)市場(chǎng)中，設計人員都面臨著(zhù)對縮小設備不斷增長(cháng)的需求，這意味著(zhù)內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，以及由Molex針對5G應用推出的小型化連接器的產(chǎn)品特性。
設備小型化對信號完整性帶來(lái)挑戰
自5G手機問(wèn)世以來(lái)，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(zhù)5G技術(shù)的出現，設計工程師都面臨著(zhù)越來(lái)越多的挑戰，需要重新設計電子產(chǎn)品以適應不斷縮小的設備，并將更多功能集成到緊湊的空間中。這種小型化趨勢需要使內部連接器變得更小，并且惡性循環(huán)仍在繼續。
在射頻／無(wú)線(xiàn)設備、消費電子產(chǎn)品和數據中心／邊緣計算等先進(jìn)應用中，考慮到不斷變化的用戶(hù)和市場(chǎng)期望，在創(chuàng )建比以往更小的組件時(shí)會(huì )帶來(lái)挑戰，例如增加引腳／信號密度（無(wú)論是I/O還是電源）。
為推動(dòng)使用越來(lái)越細信號間距的連接器帶來(lái)了一些挑戰，例如缺乏用于EMI屏蔽的內部空間，使得內部EMI效應的管理變得困難，此外，信號引腳距離太近可能會(huì )導致串擾，將導致信號衰減，進(jìn)而影響信號完整性（Signal Integrity, SI），從而影響到關(guān)鍵的5G速度性能。
先進(jìn)的5G應用需要最大限度地節省PCB空間、卓越的性?xún)r(jià)比，以及適合客戶(hù)應用的大量設計功能，尤其是在將高速連接器可靠地應用到PCB上時(shí)，因此需要電氣、機械和制造工藝工程方面的跨學(xué)科專(zhuān)業(yè)知識，來(lái)提供以更高速度運行的微電子互連，同時(shí)又不犧牲長(cháng)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，設計人員必須“從大處著(zhù)眼”，重新定義連接創(chuàng )新，以滿(mǎn)足通信、電源和I/O處理要求。
隨著(zhù)小型化繼續滲透到每個(gè)行業(yè)和應用類(lèi)別，產(chǎn)品設計師必須平衡競爭因素，要關(guān)注的議題包括電源和熱管理、信號完整性和集成、組件和系統集成、機械應力和可制造性等，都對設備的小型化帶來(lái)嚴苛的挑戰。
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(huà)，并確保設備制造商可以利用相同的設計方式，而無(wú)需重新設計PCB，因為這會(huì )產(chǎn)生成本。之前許多組件太小，已經(jīng)無(wú)法進(jìn)行手工放置操作，這迫使印刷電路板制造商轉向采用自動(dòng)化表面貼裝技術(shù)?，F在，即使采用自動(dòng)化組裝，處理電路板上極細間距連接的制造工藝也面臨著(zhù)一系列類(lèi)似的挑戰。
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)從遠超過(guò)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。
機械限制也是一個(gè)值得關(guān)注的問(wèn)題，根據所需的應用，這些連接器必須堅固、防水和防震（如果暴露在環(huán)境中），并且具有成本效益。設計的目的是為了實(shí)現量產(chǎn)，并在世界各地進(jìn)行銷(xiāo)售?？偟膩?lái)說(shuō)，這些限制促使設計師在進(jìn)入生產(chǎn)過(guò)程之前，需要采取更全面的產(chǎn)品設計方法。例如，設計人員可以重新考慮連接器電路布局，而不是繼續縮小連接器引腳，這就是Molex在四排板對板連接器上所做的事情。這款引人注目的連接器具有4排交錯接觸針（因此稱(chēng)為“四排”），與SlimStack SSB6RP變體相比，可節省多達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計的情況下獲得更小的端子間距，結果是前所未有的空間節省，同時(shí)實(shí)現高密度電路連接。
隨著(zhù)新功能的不斷涌現推動(dòng)著(zhù)手機市場(chǎng)的發(fā)展，例如5G手機攝像頭的數量每年都在增加，因此業(yè)界需要尺寸更小的組件以節省空間。最新型號的手機可以帶有4或5個(gè)攝像頭，在攝像頭數量方面處于飽和狀態(tài)。此外，5G應用的挑戰也為電信行業(yè)的小型化提出了新的需求。
目前5G是最大的因素，智能手機內部需要更多的天線(xiàn)模塊和更多的射頻功能。此外，所有與5G相關(guān)的功能都需要耗費更大的電量，因此需要更大的電池，這種情況使設計工程師感到壓力，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(guò)去，工程師使用同軸電纜在板到板之間傳輸射頻信號，但現在這些被更小的射頻連接器取代，這是新的小型化趨勢的一部分。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)現這種轉變并非易事。由于5G的頻率更高，為了避免信號泄漏，其它部分必須重新設計。為了滿(mǎn)足這一需求，工程師必須為連接器開(kāi)發(fā)了新的無(wú)間隙制造方法，這是下一代技術(shù)工程學(xué)科之間復雜相互作用的簡(jiǎn)單演示。
柔性板連接器克服小型化挑戰
Molex致力于憑借數十年應對挑戰和權衡的經(jīng)驗，推動(dòng)小型化之路。通過(guò)全球工程和制造領(lǐng)導團隊，Molex提供跨學(xué)科的專(zhuān)業(yè)知識和無(wú)與倫比的協(xié)作，以支持客戶(hù)不斷變化的需求，滿(mǎn)足5G毫米波射頻應用需求的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、極限射頻應用提供卓越的SI性能和強大的插配功能，并節省緊湊型5G移動(dòng)和其他通信設備所需的PCB空間，以滿(mǎn)足高頻（25 GHz）需求。Molex專(zhuān)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應用中預期的高水平SI性能。
與它們的物理尺寸相比，這些微型連接器復雜但機械堅固的特性，解釋了它們的高電氣可靠性。該連接器獨特設計的屏蔽層提供全面的EMI屏蔽和高頻功能，可實(shí)現卓越的EMI降低和SI性能，同時(shí)支持插配定位，它還可以防止潛在的射頻接點(diǎn)彎曲和意外跌落引起的沖擊。
具有業(yè)界領(lǐng)先信號完整性的連接器
Molex 5G25系列的5G應用頻率高達25 GHz，可實(shí)現高速傳輸，手機制造商、射頻模塊開(kāi)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(wú)線(xiàn)信號性能和連接性，并在插座或插頭內添加中心屏蔽觸點(diǎn)以隔離每一行，以進(jìn)一步提高整體SI穩定性。此外，Molex的全屏蔽設計可提供一流的遠場(chǎng)增益性能，非常適合將5G天線(xiàn)連接到收發(fā)器的其余部分。
Molex 5G25系列尺寸緊湊，支持在節省空間的解決方案中進(jìn)行高速數據傳輸，并針對惡劣環(huán)境條件提供額外保護。5G25系列的信號間距為0.35 mm，配合主體高度僅為0.7 mm，主體寬度為2.5 mm，長(cháng)度為3.6 mm，提高了印刷線(xiàn)路板（PWB）設計的靈活性。此外，5G25使射頻天線(xiàn)模塊和移動(dòng)設備的設計人員，能夠將射頻和非射頻信號結合起來(lái)，從而減少對額外連接器的需求，同時(shí)節省更多空間和成本。
Molex 5G25系列是專(zhuān)為快速、可靠的組裝而設計，采用0.30 mm節距（寬度）和0.30 mm（跨度）的一流對準余量，在對準公差方面提供高度靈活性，加快整個(gè)裝配和生產(chǎn)過(guò)程，可實(shí)現快速、無(wú)故障的裝配，具有出色的“咔噠感”以防止錯配，而這款超緊湊連接器具有強大的剝離力，可提高可靠性并最大限度地減少裝配操作員或自動(dòng)裝配機的負載，具有產(chǎn)品和操作可靠性所需的機械堅固性。
Molex 5G25系列廣泛應用于各個(gè)行業(yè)，像是消費領(lǐng)域的AR/VR設備、智能家居設備、智能手機、平板電腦、可穿戴設備，以及軍事領(lǐng)域的飛機航空電子設備、空拍機、無(wú)人機，該產(chǎn)品支持5G毫米波、Sub 6 GHz和4G/LTE應用的能力，使其在工業(yè)領(lǐng)域的5G和射頻設備、物聯(lián)網(wǎng)、便攜式音頻和導航設備，醫療領(lǐng)域的病人監護系統、治療和手術(shù)設備等應用中具有很高的可用性。
結語(yǔ)
隨著(zhù)手機與可穿戴設備應用的不斷進(jìn)步，給連接產(chǎn)品制造商帶來(lái)了設計挑戰，小型化已成為解決一些空間問(wèn)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(xiàn)模塊和智能手機都讓我們更接近實(shí)現5G性能的全部潛力，Molex迅速利用這些機會(huì )提供互連解決方案，這些解決方案可以解決高數據速度問(wèn)題，同時(shí)提供出色的SI性能，并滿(mǎn)足要求嚴格的25 GHz毫米波應用要求。Molex正在提高信號穩定性、穩健性能和快速組裝的標準。Molex致力于提供創(chuàng )新的互連解決方案，以應對不斷發(fā)展和新興的應用，同時(shí)使客戶(hù)能夠在縮小產(chǎn)品尺寸的同時(shí)享受新的增強功能，Molex是先進(jìn)5G射頻板對板連接器的領(lǐng)先供應商，憑借其創(chuàng )新和協(xié)作傳統的支持，并與射頻天線(xiàn)模塊和移動(dòng)設備的領(lǐng)先開(kāi)發(fā)商合作。
來(lái)源：艾睿電子
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