La integració en el sistema, PCB i el nivell de circuit integrat és un dels fenòmens més intrigants dels dissenys d'electrònica d'avui.
Amb la integració més estrictes, la necessitat de connexions físiques entre components, dispositius, taulers, panells o augments de cablejat extern. L'interconnexió de sistemes electrònics de manera fiable és una tasca important, especialment quan es tracta d'aplicacions exigents en aplicacions aeroespacials, militars i industrials.
En el futur, els cotxes autònoms i vehicles aeris no tripulats requeriran no només interconnecta fiable i durador, sinó també conceptes compactes i lleugers per al disseny mecànic. Pel que fa als connectors d'alta fiabilitat, la baionet circular original manté el seu nínxol, però en moltes aplicacions, la miniaturització i la compacitat exigeixen versions més petites i lleugeres de connectors.
Hi ha una necessitat creixent de sistemes que poden operar en ambients severs, que també contribueix als dissenys de connectors que es limiten a uns pocs grams de pes. L'aeroespacial és potser l'aplicació més crítica en termes de reducció de pes. Un exemple és el programa de CubeSat de mini-satèl·lits de baix cost i lleuger, inaugurat el 1999 per la Universitat de Stanford. Estan obligats a transportar masses de no més de 1,33 kg per 10cm3.
El procés de selecció
Els connectors electromecànics són cada vegada més complexos, conforme a una llarga llista d'especificacions com ara maneig corrent continu, qualificació de voltatge, aïllament i resistència al contacte, pèrdua d'inserció a una freqüència especificada, xerrada creuada entre conductors, inductància entre conductors, capacitació mútua, i forces d'inserció i retirada mecàniques.
De creixent importància són les especificacions ambientals com la temperatura de funcionament, la humitat, el xoc, la vibració, l'altitud i la resistència contra els productes químics comuns.
Per tant, el disseny i la fabricació de connectors s'ha convertit en un camp per a especialistes amb una reputació de garantir el senyal i la integritat de l'energia dels productes.
Quins són els reptes?
Per superar els desafiaments mecànics els connectors ara s'enfronten, els fabricants estan ajustant diversos punts de contacte. Això aporta un grau de compliment mecànic per assegurar que la resistència i els valors d'inductància de baixa de contacte especificats es mantenen sota la deformació mecànica, les condicions d'impacte de xoc i vibracions.
De principal preocupació en el disseny d'un connector està proporcionant una interfície mecànica fiable amb un mínim de discontinuïtat física i elèctrica. Els mals exemples serien punts d'accés de DC, o malcoincidències d'impedància AC o pèrdues a transmissions d'alta freqüència.
La història del disseny del connector està plena d'ingenuïtat, però com la miniaturització, la integració i la reducció concurrent de les dimensions dels connectors continuen, els nous reptes arriben a la palestra.
Els contactes de Twist PIN són fàcils d'endollar i desconnectar
Una solució senzilla per a la senyalització de baixa freqüència i aplicacions de transmissió de potència es troba en el gir-PIN de la tecnologia que ofereix cinch. Es presenta en molts estils de la sèrie dura-con (figura 1).
La idea és agrupar set cadenes de filferro de beryllium-platejat d'or, sold ells a la Punta i mecànicament expandir-los per formar una gàbia amb set punts de contacte disponibles dins de la perifèria d'una agulla de cap femella d'aparellament.Aquest disseny de Twist-PIN s'utilitza en el rectangular dura-con connector i el micro-D (MIL-DTL-83513). Configurat com un connector de franja amb un mínim espai i pes, el micro-D (Figura 2) crea fins a 60 connexions en línia amb un camp de baixada fins a 1,27 mm. El procés d'inserció expandeix la gàbia amb una acció'wiping'positiva. La retirada dels contractes de la gàbia, de manera que la força de retirada segueix sent baixa. Això també minimitza l'estrès mecànic en el cablejat al connector.
Una altra solució és una tecnologia de compressió anomenada CIN:: APSE (figura 3). És una continuació de la idea de proporcionar múltiples connexions a través d'un paquet discret de cables de molibdè banyats en or, que s'empenyen aleatòriament. Això significa que hi ha set a 11 punts de contacte a cada extrem, fet tocant una coixinet d'aparellament en un PCB rígid o flexible o dispositiu semiconductor.
El farcell s'insereix en una obertura en forma de rellotge de sorra patentat en l'aïllant cos de polímer de cristall líquid. Les aplicacions de destinació inclouen interfícies de connectors entre PCBs o PCB per a dispositius terrestres de grid array (LGA) (com ara Asics i CPUs). El recompte d'e/s PIN pot superar els 7.000 en un terreny de joc fins a 1,0 mm.
Els contactes de dura-con Twist-PIN són la temperatura-Valorat a-55 ° c a + 135 ° c. Cada contacte pot transportar 3A a 600V d'AC a nivell del mar. La resistència de contacte és 8mΩ màx. Valorat a 170g i 11.33 g (6,0-unça i 0,4-unça) màxim respectivament, les forces d'inserció i retirada tenen una ràtio de més de 10:1.
Això es deu a l'efecte d'expansió i contracció de la gàbia. Aquest contacte es pot utilitzar en aplicacions que requereixin una impedància diferencial controlada, amb cablejat a joc per a alta integritat del senyal. La seqüència binària pseudo-aleatòria (PRBS) prova a una taxa de dades de 1,25 Gbps ha demostrat que aquesta actuació, i les mesures de Reflectometria de domini horari (TDR) han confirmat una impedància diferencial de 100 Ω.
A 1,0 mm (0,04 polzades) d'espaiat, la CIN:: el contacte de compressió ABSIS està Valorat en 3A a 6A. El dielèctric resisteix 500V DC en el nivell del mar, el rang de temperatura de funcionament és de-60 ° c a + 105 ° c. La qualificació de xoc és de 100G, amb proves de xoc realitzades per als clients en certes aplicacions que arriben a 22, 000G i pot suportar temperatures tan baixes com-200 ° c. La gamma de freqüències arriba fins a 50GHz, mentre que la pèrdua d'inserció és-0.2 dB a 10GHz i només-1.2 dB a 20GHz.
Alguns altres trets significatius del disseny inclouen valors de diafonia molt baixos entre contactes, a menys que-25 DB. La pèrdua de retorn es mesura com-19dB a 10GHz, i la resistència de contacte és inferior a 10mΩ amb una inductància de menys de 0.5 nH.
Figura 4: CIN:: connectors ABSIS per Asics,
interposers i de RF interposers
La CIN:: contacte absis està disponible amb una alçada van aparellar de 0.8 mm o 0,032 polzades, però la longitud efectiva es pot estendre amb diverses opcions de espaiadors i èmgers, que s'integren en la longitud del contacte del connector. D'aquesta manera, les distàncies de fins a 25,4 mm (una polzada) es poden estendre. Quan el contacte està incrustat entre dos èmbols es protegeix mecànicament contra els danys de manipulació. La tecnologia funciona millor quan un sistema de compressió s'utilitza per proporcionar una pressió uniforme a través de la matriu de contacte. Això es pot aconseguir utilitzant un arranjament de plaques, molles i cargols, com podria ser utilitzat per acabar un circuit flexible a un PCB, o un sistema de LGA típica amb un dissipador de calor superior i la placa de reforçar el fons entre la LGA i el PCB. Es fixaria amb cargols d'aturada controlat i molls amb proporció definida per donar distribució de pressió uniforme.
Les versions personalitzades dels dissenys de contactes es poden configurar a les exigències de la petjada dels clients juntament amb el disseny complet del sistema de compressió.
Com mida petita, alta densitat i la interconnexió fiable en les aplicacions de dia modern han reemplaçat connectors simples aptes per fricció-que són clarament no suficients per a les tasques actuals-una tecnologia de connectors equipat amb un terminal Multi-Contact pot oferir un rendiment òptim de DC a desenes de GHz.
