Superare le sfide della miniaturizzazione

C'è una grande richiesta di dispositivi miniaturizzati. Dalla più recente tecnologia automobilistica alle innovazioni della fabbrica intelligente, gli utenti e i consumatori richiedono maggiore funzionalità, migliori prestazioni e dimensioni più ridotte da una vasta gamma di apparecchiature.

Per soddisfare le richieste di una funzionalità maggiore e di un design miniaturizzato, i componenti sono stati costretti a ridursi, e la generazione attuale di connettori scheda-scheda offre un passo di 0,5 mm o meno. Con l'aumento delle applicazioni a basso profilo, il problema che devono affrontare i progettisti è come ottenere il pacchetto di connettori più piccolo possibile garantendo comunque prestazioni realistiche.

I limiti pratici

Ci sono sfide pratiche associate ai connettori a passo fine. La prima è la resistenza meccanica. Per un connettore con un passo fine di 0,5 mm, i contatti stessi devono essere ancora più piccoli per garantire spazio sufficiente tra un contatto e l'altro. Questi sono solitamente prodotti utilizzando un processo di stampaggio, che forma il contatto a partire da un foglio piatto di metallo. I contatti con uno spessore inferiore a 0,5 mm sono delicati e richiedono una gestione speciale.

Un connettore richiede anche un corpo isolante che mantenga la separazione tra ciascun contatto e li protegga per evitare danni durante l'uso. Questi isolanti sono stampati utilizzando una gamma di materiali plastici che devono essere molto sottili per essere utili nei connettori a passo fine. Con contatti e custodie del connettore realizzati con materiali così sottili, i progettisti devono assicurarsi che siano abbastanza robusti per l'uso quotidiano.

Quando arriva il momento di popolare il PCB con i componenti, il connettore deve essere posizionato con un livello di precisione molto alto. Se il passo dei contatti è di soli 0,5 mm, allora le tolleranze di posizionamento sono ancora più ridotte. Un posizionamento accurato è inoltre molto importante se i connettori forniscono il collegamento tra due schede parallele.

La distanza estremamente ridotta tra le tracce e i contatti del PCB ha anche implicazioni per i segnali elettrici che trasportano. Con tracce parallele così vicine, esiste il rischio di diafonia: l'interferenza di un segnale su una traccia causata da un'altra. Con la diffusione delle comunicazioni ad alta velocità, lo studio dell'Integrità del Segnale (SI) diventa estremamente importante.

I segnali ad alta velocità trasmessi attraverso cavi, connettori e tracce PCB hanno tutti il potenziale per interferire tra loro. Più vicini sono questi canali, maggiore sarà l'impatto che possono avere l'uno sull'altro, e questa tendenza aumenta con velocità di trasmissione più elevate. I produttori devono comprendere queste interazioni quando progettano connettori a passo fine.

These small connectors also need to deliver power to cater to the needs of the latest generation of compact devices. In more conventional designs, power and signal connectors can be mounted separately. This can be useful for thermal management purposes to ensure that heat is more evenly spread, and it separates the sensitive signal parts of the circuit from the power. However, as PCBs become smaller, there is less room to mount separate connectors, and the precision required in their installation becomes greater. This is especially true in instances when they are to be mated at the same time to a parallel or mezzanine PCB where the tolerance for assembly errors becomes very small.

Soluzioni Innovative

I produttori si trovano quindi di fronte alla necessità di creare la nuova generazione di connettori in grado di fornire energia e segnali ad alta velocità in un unico pacchetto che sia al contempo piccolo e pratico.

Molex ha dedicato anni allo sviluppo di soluzioni di connettori a basso profilo per i mercati dei telefoni cellulari e dei dispositivi indossabili. Le loro ultime innovazioni superano i limiti dei connettori a passo ridotto. Il connettore Quad-Row offre fino a 36 contatti in un pacchetto di appena 3,2 mm di lunghezza e 0,6 mm di altezza. Raggiunge queste dimensioni ridotte in modo apparentemente semplice, utilizzando 4 file di contatti con passo di 0,35 mm e sfalsando ciascuna fila per ottenere un passo efficace di soli 0,175 mm. Il risultato è un ingombro più gestibile per il progettista PCB e una maggiore tolleranza durante la produzione. L'elemento di alimentazione situato a ciascuna estremità del connettore può trasmettere fino a 3 Ampere di corrente a 50 volt e fornisce anche la resistenza meccanica necessaria per rendere Quad-Row una soluzione pratica in condizioni impegnative.

Anche i progettisti richiedono connettori a passo fine che possano garantire l'alta velocità necessaria per l'Internet delle Cose. I connettori di piccole dimensioni non dispongono dello spazio interno per funzionalità come la schermatura contro le interferenze elettromagnetiche (EMI). Questo è importante per mantenere l'integrità del segnale superiore necessaria per le comunicazioni 5G. Per superare queste sfide, il connettore della serie 5G25 offre prestazioni SI leader del settore per soddisfare le esigenze di alta frequenza (25 GHz). Il sistema proprietario di Molex per la schermatura dei contatti e l'isolamento dei terminali RF preserva un alto livello di prestazioni SI, necessario per applicazioni 5G critiche per missioni.

I dispositivi elettronici stanno diventando sempre più piccoli. I produttori di connettori come Molex stanno sviluppando soluzioni che non solo garantiscono la velocità e la capacità di potenza richieste dalla prossima generazione di dispositivi miniaturizzati, ma che siano anche abbastanza piccoli da permettere ai progettisti di sfruttare al meglio le tecnologie più recenti. Molex e Arrow offrono una collaborazione per fornire soluzioni miniaturizzate e innovative ai clienti, condividendo l'impegno a offrire una scelta superiore ai progettisti delle tecnologie del futuro.