應用場合不同需要,Molex 推動電子器件小型化

 

為了滿足許多新型和先進應用系統的需要,電子裝置和組件正在趨於被小型化。智慧型手機和智能手錶是讓大多數消費者聯想到小型化的產品。小型化在電子領域並不新鮮,毫無疑問,這種趨勢正在加速發展。有許多因素促使電子器件更小、更薄、更精簡。

小型化趨勢遠遠超出了半導體的規模化趨勢。摩爾定律和更先進的集成電路使業界生產出功能更強大且尺寸更小的系統。不過,最終是一小部分高級應用領域推動了小型化元器件的需要。
集成電路並不是先進電子產品中唯一小型化的部件。無線設備、智能消費類設備、數據中心基礎設施和邊緣計算等應用領域需要更強大的I/O和更高的特徵密度,這推動了裝置中每個元器件的小型化。連接器等機械部件更是小型化的主要目標,特別是在當今先進產品中的複雜多板組件中尤其如此。
 

小型化的驅動因素

 

設計是許多應用領域常見的電子元件小型化的關鍵驅動因素。在設計中縮小半導體體積只是小型化的部分努力。小型化趨勢延伸到所有元器件領域,包括機械器件和連接器。推動小型化的主要因素包括:

市場需要更高的特徵密度,也就是說需要把越來越多的元器件封裝到更小的電路板/外殼空間中

 

市場需要更多樣的功能,需要在單個晶片、電路板和設備中實現多種功能

 

更高的I/O密度,以支持上面強調的更高功能要求

 

用戶體驗的演變推動設備小型化,進而刺激元器件小型化需求

使小型化變得進一步複雜的事實是,許多支持高級應用場合的系統都是由複雜的多電路板組件構建的。在某些電子設備中,最大的元器件是連接器和電纜,因此這些元器件的小型化對於實現外形尺寸目標非常重要。我們看到,需要進行元器件小型化的一些主要應用設備包括:射頻/無線設備、消費電子和數據中心/邊緣計算。
 

射頻和無線系統

 

過去,射頻系統占用更多的電路板空間,並且需要笨重的外部元件進行無線通信。造成這種情況的兩個主要原因非常缺少小型高效的元器件,以及許多射頻設備在較低頻率下工作。由於這些系統中信號的工作波長需要。其實,某些在較低頻率下工作的射頻元器件和電路必須是較大尺寸的。
5G、毫米波雷達和毫米波傳感是三個主要應用領域。在更高的工作頻率下,我們需要採用更小尺寸的元器件。由於現代無線應用設備在更高頻率下工作,其頻率達到千兆赫茲(GHz)級別,因此射頻電路和元器件的尺寸被縮小。尺寸縮小的系統包括:依賴於印刷射頻電路的專用射頻系統,以及具有功能更強大且排列更密集天線陣列的無線系統。
▲5G毫米波射頻柔性對板連接器
天線陣列的小型化問題出現在兩個重要領域:5G設備和汽車雷達傳感器。這些設備的外形尺寸分別受到外殼和車內設備布局高度的限制,要求在外形上非常扁平的電路板組件。為了實現為這些系統設定的外形輪廓和尺寸目標,並同時確保板對板連接的信號完整性,扁平連接器是必不可少的。

 

消費類電子產品

 

智慧型手機是全球最受歡迎的移動設備,但個人健康產品和新型家電產品等其它設備也同時在推動元器件的小型化。許多消費類電子產品以其時尚的外形而聞名,這就要求業界對這些產品中的最大元器件進行小型化。
手機中的連接器就是很好的例子。為了容納更多元器件,元器件外形尺寸被縮小,所占用的電路板空間減少,因此天線模塊、顯示器和主印刷電路板之間的連接需要我們沿z軸設置非常薄的板對板或柔性對板連接器。
▲Easy-On FFC/FPC連接器
這些類型的扁平連接器可實現具有高I/O密度、靈活性、或超薄型特點的連接或同時具備這些特點的連接。隨著越來越多的設備採用可摺疊外殼,更多的互連設計將變得靈活,通常業界使用薄型連接器和電纜組件。這些連接器通常需要在同一連接器上連接電源和信號電路,所連接電源電路的額定電流可能很大,而所連接的高速數字信號電路需要確保信號完整性。

數據中心和邊緣計算

 

數據中心基礎設施和邊緣計算系統的硬體具有共同的特點,因為這兩個領域的功能更加密度。隨著越來越多的基礎設施內置了更強大的網絡設備、AI加速設備和現場可編程門陣列(FPGA)/圖形處理單元(GPU)擴展選項,數據中心環境越來越需要進行更多的計算。因此,在數據中心,機架式服務器內部的可用空間變得更小。
在邊緣計算中也存在同樣的尺寸限制,業界試圖以更小尺寸的裝置使上述數據中心功能在地理上更接近最終用戶。在各種推動因素的推動下,上述兩個領域中的如下計算系統裝置被不斷小型化:

安裝和外殼解決方案

 

風扇和散熱器型材

 

擴展/加速卡

 

層和板對板連接器

 

用於信號和電源的線對板連接器

 

收發器及其互連解決方案

在邊緣人工智慧等專門的計算範例中,連接器系統必須在主板上的器件之間以及外圍設備之間提供高速數據傳輸功能。在這些系統中,連接器和電纜組件也可能需要在同一連接器中同時提供電源和信號連接,這具體取決於目標外形尺寸和應用領域。
最後,構建這些系統時,我們還要考慮一個重要的可靠性因素,這些系統必須有相當長的使用壽命,並且要耐受惡劣的環境。為此,這些產品的連接器系統應提供適當的IP等級防護並應能夠承受機械衝擊,但其外形尺寸必須較小,且其引腳密度和z軸高度必須符合要求。


Molex支持先進的應用產品

 

涉及這些先進領域的公司將繼續面臨縮小器件外形尺寸的挑戰,並且需要一系列適當的連接器解決方案,這些連接器必須符合在高度、信號完整性和所需I/O電路數量方面的要求。Molex莫仕處於這些先進應用領域的最前沿,提供一系列連接器解決方案以及構建定製互連繫統的工程設計能力和專業技能。Molex莫仕提供高產量、高性價比的產品,可滿足從通信到汽車和消費類物聯網產品等行業在內的各行業在產品精簡化、小型化、信號完整性和外形尺寸方面的需求。

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▲Easy-On FFC/FPC連接器

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