La demande de performance de produits électroniques portables se traduit par de nouvelles conceptions et la modification des standards de raccordements établis de longue date dans des domaines allant des applications pour l’Internet des Objets (IdO) en plein essor à l’équipement militaire où la durée de vie des produits se mesure en décennies. Voici ce qui a changé et comment vous pouvez en profiter.
Raccordements haute densité
Même si l'espace est limité dans les appareils portables tels que les smartphones et les tablettes, il y a toujours un bon nombre de signaux à transférer d’une carte à l’autre. C’est pourquoi les fabricants ont développé des raccordements carte-à-carte (BtB, Board-to-Board) ultra-plats micro-miniatures, qui offrent un grand nombre de broches et des formats compacts. Le moyen d'interconnexion est habituellement le Câble plat flexible (FFC) ou le Circuit imprimé flexible (FPC).
Par exemple, TE Connectivity propose un raccordement BtB évolutif à pas fin de 0,35 mm avec une largeur de boîtier de seulement 1,85 mm et une hauteur d’à peine 0,6 mm. Un autre raccordement BtB à pas fin TE inclut un blindage EMI intégré, comme illustré ci-dessous. Ces raccordements sont conçus pour les smartphones, les tablettes et les jeux portables.
Figure 1 : raccordement FPC à blindage EMI. (Source : TE Connectivity)
Portable ne signifie pas simplement de poche
La révolution des appareils portables ne concerne pas seulement les appareils alimentés par batterie que vous pouvez tenir dans le creux de votre main. De nombreux équipements qui auparavant nécessitaient une pièce entière pour eux-mêmes sont désormais mobiles, exigeant que tous leurs composants soient mobiles aussi.
Prenez l’exemple des appareils médicaux à rayons X. Les systèmes portables d'aujourd'hui sont désormais monnaie courante, permettant de fournir des capacités de diagnostic directement au patient. Étant donné qu'ils requièrent encore des tensions de fonctionnement allant jusqu'à 75 KV, les fabricants ont du développer des raccordements haute tension miniatures.
Même les drones militaires, ou aéronefs sans pilote (UAVs), prennent en marche le train de la portabilité. Oubliez le Reaper, avec son envergure de 26 mètres. L'attraction de nos jours se concentre sur des véhicules sans pilote beaucoup plus petits, de la taille d'insectes, qui peuvent être manipulés par un seul soldat.
Les nouvelles conceptions de raccordement basées à 0,025" sur les contacts centraux offrent une qualité et une fiabilité de niveau militaire et conviennent pour les derniers modèles de drones. Ces interconnexions nano-miniatures sont spécialement conçues pour respecter les standards MIL exigeants, qui incluent des chocs de 100 g et des tests de vibration de 10 à 2 000 Hz à une amplitude de 20 g.
Développements des raccordements FR
La tendance à la miniaturisation des fonctions existantes concerne également les appareils FR également. Le SSMCX de Molex présenté ci-dessous, est un petit raccordement micro-coaxial (MCX) développé pour de très petites applications radio et d’antenne. Pouvant fonctionner jusqu'à 10 GHz, il est 30 % plus petit que son prédécesseur, le MMCX (coaxial micro-miniature). Sa première application ? Une radio et une antenne IEEE 802.11x pour un ordinateur de poche.
Figure 2 : raccordements FR coaxiaux micro-miniatures SSMCX. (Source : Molex)
Une autre tendance qui stimule l’innovation dans le domaine des raccordements à tous les niveaux de la chaîne logistique est la combinaison de plusieurs technologies FR telles que les réseaux cellulaires, Bluetooth, GPS et WLAN, dans un seul appareil de poche.
Les puces qui intègrent ces fonctions réduisent leurs tailles elles aussi, ce qui provoque des problèmes pour les fabricants d’équipements de test de semi-conducteurs, qui doivent développer des cartes de charge FR haute densité pour tester simultanément plusieurs circuits intégrés FR dans un environnement de fabrication en grand volume.
La solution ? Des raccordements mini-coaxiaux multiports, qui combinent jusqu'à huit canaux coaxiaux indépendants dans un seul boîtier.
Les raccordements de piles sont plus petits et plus plats
Les raccordements de piles traditionnels sont disponibles depuis plusieurs années dans deux configurations de contact distinctes. Les contacts estampés en porte-à-faux fournissent une interconnexion plus économique pour les produits de niveau électronique grand public en volume, tandis que les broches « pogo » à ressort sont la solution choisie pour les applications industrielles, pour fournir une plus grande durée de vie.
En écho à la tendance constatée dans d’autres domaines, les réductions continues de la taille des équipements contraignent les fabricants à réduire la taille des raccordements de piles également. Les raccordements de piles pour montage en surface sont de plus en plus souvent utilisés dans les applications portables où l’espace est réduit.
Les facteurs de forme existants ne sont pas épargnés
À mesure que les appareils portables deviennent capables de plus en plus de fonctions, la tendance à la réduction de la taille affecte les standards existants, comme le montrent les générations successives de raccordements USB. Le facteur de forme USB original était parfait pour les ordinateurs de bureau et les ordinateurs portables de taille standard et il est toujours utilisé dans la plupart de ces appareils.
Mais à mesure que les téléphones, les tablettes et les PDAs sont devenus plus populaires, le mini-USB a été lancé. À mesure que les smartphones, les appareils photo numériques et autres appareils portables ne cessaient de devenir plus minces, le micro-USB a été annoncé par l’USB Implementers Forum (USB-IF) en janvier 2007. Un micro-USB a une taille similaire à celle d'un mini-USB mais ne fait qu'environ la moitié de l'épaisseur.
Figure 3 : comparaison des raccordements USB micro, mini et standard. (Source : Wise Geek)
Cette tendance pour les miniatures et les micro-variations est également démontrée dans d'autres facteurs de forme. Par exemple, le standard HDMI (High-Definition Multimedia Interface) utilisé pour transférer des données audio et vidéo numériques est maintenant proposé en versions pleine taille, mini et micro.
La dernière innovation du raccordement USB est le raccordement USB 3.1 Type C qui combine le transfert de données, la sortie vidéo et les capacités de chargement dans un simple raccordement réversible de seulement 2,6 mm de hauteur. Il offre un transfert de données jusqu'à 10 Gbit/s et jusqu'à 100 W d'alimentation avec jusqu'à 20 V et 5 A. Cliquez ici pour afficher la liste complète des avantages qui changent la donne de l'USB 3.1 Type C.
Les changements dans les raccordements surviennent même dans le marché industriel qui est relativement lent. Les raccordements haute densité micro-D de nouvelle génération sont quatre fois plus denses que les raccordements sub-D standard.
Remplacer des raccordements par des méthodes sans fil
Étant donné la très faible épaisseur de nombreux appareils de poche, les fabricants évaluent la possibilité de remplacer entièrement les raccordements par des solutions sans fil dans certaines situations limitées, ce qui n'est pas la meilleure des nouvelles pour les fabricants de raccordements.
Deux domaines courants qui vont cette direction sont les haut-parleurs sans fil et le chargeurs sans fil. Après qu'Apple a remplacé son raccordement dock à 30 broches par le nouveau raccordement Lightning à 8 broches qui ne contenait plus de sorties audio au niveau de la ligne, les haut-parleurs avec docks mobiles ont commencé à décliner en popularité au profit des solutions sans fil. Par ailleurs, le chargement sans fil a fait son apparition sur plusieurs ordinateurs portables et smartphones, pour finalement être suivi par des appareils portables, tels que l’Apple Watch, qui utilise le chargement inductif sans fil. On s'attend à ce que cette tendance se poursuive avec l'électronique portable grand public.
L’avènement des produits portables a engendré une prolifération de nouvelles technologies de raccordement, ainsi qu'une extension de certains standards anciens pour s’adapter à ces nouvelles réalités. Nous ne pouvons qu'anticiper que l'avenir de l'innovation dans les raccordements continuera d'être poussé par les tendances et les besoins des consommateurs des appareils électroniques qu'ils connectent, communiquent et alimentent.
Technologie de raccordements portables répandus
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