Überwindung der Herausforderungen der Miniaturisierung
Die Kundennachfrage nach Geräten, die kleiner, leistungsstärker und benutzerfreundlicher sind, steigt weiterhin rasant an. Die Komponenten, die zur Herstellung dieser Geräte verwendet werden, müssen daher ebenfalls denselben Innovationskurs verfolgen. In diesem Artikel erfahren Sie mehr über die neuesten Konnektivitätslösungen von Molex, die durch erhöhte Funktionalität und miniaturisiertes Design überzeugen.
Es gibt eine enorme Nachfrage nach miniaturisierten Geräten. Von der neuesten Automobiltechnologie bis hin zu den Innovationen der Smart Factory fordern Nutzer und Verbraucher mehr Funktionalität, höhere Leistung und kleinere Größen bei einer Vielzahl von Geräten.
Um mit den Anforderungen an gesteigerte Funktionalität und miniaturisiertes Design Schritt zu halten, mussten Komponenten verkleinert werden, und die aktuelle Generation von Leiterplatten-zu-Leiterplatten-Verbindern bietet einen Raster von 0,5 mm oder weniger. Da Anwendungen mit so niedrigem Profil gängiger werden, besteht das Problem für Designer darin, wie man das kleinstmögliche Steckverbinderpaket erreichen kann, während dennoch eine realistische Leistung gewährleistet wird.
Die praktischen Grenzen
Es gibt praktische Herausforderungen im Zusammenhang mit Feinraster-Steckverbindern. Die erste ist die mechanische Festigkeit. Bei einem Steckverbinder mit einem Feinraster von 0,5 mm müssen die Kontakte selbst noch kleiner sein, um ausreichend Platz zwischen einem Kontakt und dem nächsten zu gewährleisten. Diese werden in der Regel durch einen Stanzprozess hergestellt, bei dem der Kontakt aus einem flachen Metallblech geformt wird. Kontakte mit einer Dicke von weniger als 0,5 mm sind empfindlich und erfordern eine spezielle Handhabung.
Ein Steckverbinder benötigt außerdem einen Isolierkörper, der die Trennung zwischen den einzelnen Kontakten aufrechterhält und sie schützt, um Schäden während der Nutzung zu verhindern. Diese Isolierkörper werden aus einer Vielzahl von Kunststoffmaterialien gefertigt, die sehr dünn sein müssen, um in Feinraster-Steckverbindern nützlich zu sein. Da sowohl die Kontakte als auch das Gehäuse des Steckverbinders aus so dünnen Materialien hergestellt werden, müssen Designer sicherstellen, dass sie robust genug für den täglichen Gebrauch bleiben.
Wenn es an der Zeit ist, die Leiterplatte mit Komponenten zu bestücken, muss der Steckverbinder mit einem sehr hohen Maß an Genauigkeit platziert werden. Wenn der Kontaktabstand nur 0,5 mm beträgt, sind die Toleranzen für die Platzierung noch kleiner. Eine präzise Platzierung ist auch sehr wichtig, wenn die Steckverbinder die Verbindung zwischen zwei parallelen Platinen herstellen.
Die unglaublich feine Teilung der Leiterplattenbahnen und Kontakte hat auch Auswirkungen auf die elektrischen Signale, die sie transportieren. Bei parallel verlaufenden Bahnen, die so dicht beieinander liegen, besteht die Gefahr von Übersprechen – also der Störung eines Signals durch eine benachbarte Bahn. Da Kommunikationsgeschwindigkeiten immer höher werden, wird das Studium der Signalintegrität (SI) von enormer Bedeutung.
Hochfrequente Signale, die durch Kabel, Steckverbinder und Leiterplatten-Leiterbahnen übertragen werden, haben das Potenzial, sich gegenseitig zu stören. Je näher diese Kanäle beieinander liegen, desto stärker können sie sich gegenseitig beeinflussen, und diese Tendenz steigt mit höheren Übertragungsgeschwindigkeiten. Hersteller müssen diese Wechselwirkungen verstehen, wenn sie Steckverbinder mit feiner Teilung entwerfen.
Diese kleinen Steckverbinder müssen auch Strom liefern, um den Anforderungen der neuesten Generation kompakter Geräte gerecht zu werden. In konventionelleren Designs können Strom- und Signalsteckverbinder separat montiert werden. Dies kann für das Wärmemanagement nützlich sein, um sicherzustellen, dass die Wärme gleichmäßiger verteilt wird, und es trennt die empfindlichen Signalbereiche der Schaltung vom Strom. Da jedoch Leiterplatten (PCBs) immer kleiner werden, gibt es weniger Platz, um separate Steckverbinder zu montieren, und die Präzision, die für ihre Installation erforderlich ist, wird höher. Dies gilt insbesondere in Fällen, in denen sie gleichzeitig an eine parallele oder Mezzanin-Leiterplatte angeschlossen werden sollen, bei denen die Toleranz für Montagefehler sehr gering ist.
Innovative Lösungen
Hersteller stehen daher vor der Herausforderung, die neueste Generation von Steckverbindern zu entwickeln, die Leistung und Hochgeschwindigkeitssignale in einem einzigen Paket liefern können, das sowohl klein als auch praktisch ist.
Molex hat jahrelang an der Entwicklung von Lösungen für flache Steckverbinder für den Handy- und Wearables-Markt gearbeitet. Ihre neuesten Innovationen sprengen die Grenzen von Fine-Pitch-Steckverbindern. Der Quad-Row-Steckverbinder bietet bis zu 36 Kontakte in einem Gehäuse, das lediglich 3,2 mm lang und 0,6 mm hoch ist. Er erreicht diese geringe Größe auf eine scheinbar einfache Weise, indem er 4 Kontaktreihen mit einem Pitch von 0,35 mm verwendet und jede Reihe versetzt anordnet, um einen effektiven Pitch von nur 0,175 mm zu erzielen. Das Ergebnis ist ein besser handhabbares Layout für den Leiterplattendesigner und eine höhere Toleranz während der Herstellung. Das Stromleiterelement an jedem Ende des Steckverbinders kann bis zu 3 Ampere Strom bei 50 Volt liefern und bietet zudem die mechanische Festigkeit, die Quad-Row zu einer praktischen Lösung unter anspruchsvollen Bedingungen macht.
Designer benötigen ebenfalls feinabgestufte Steckverbinder, die die für das Internet der Dinge erforderliche hohe Geschwindigkeit liefern können. Kleine Steckverbinder verfügen nicht über den internen Platz für Funktionen wie Abschirmung gegen elektromagnetische Störungen (EMI). Dies ist jedoch entscheidend, um die überlegene Signalintegrität sicherzustellen, die für die 5G-Kommunikation erforderlich ist. Um diese Herausforderungen zu bewältigen, bietet der Steckverbinder der 5G25-Serie branchenführende SI-Leistung, um den Anforderungen an Hochfrequenzen (25 GHz) gerecht zu werden. Molex' proprietäre Kontaktabschirmung und Isolation der RF-Terminals bewahren das hohe Maß an SI-Leistung, das für mission-kritische 5G-Anwendungen benötigt wird.
Elektronische Geräte werden immer kleiner. Steckverbinderhersteller wie Molex entwickeln Lösungen, die nicht nur die Geschwindigkeit und Leistungsfähigkeit bieten, die die nächste Generation miniaturisierter Geräte benötigt, sondern auch klein genug sind, damit Designer das Beste aus der neuesten Technologie herausholen können. Molex und Arrow bieten eine Partnerschaft, um miniaturisierte, innovative Lösungen für ihre Kunden bereitzustellen, und teilen das Engagement, Designern der Technologie von morgen eine erstklassige Auswahl zu liefern.
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