【導(dǎo)讀】在高速5G網(wǎng)絡(luò)快速發(fā)展的現(xiàn)在，為了提高設(shè)備的可攜能力，相關(guān)產(chǎn)品正面臨著小型化的挑戰(zhàn)，在每個市場中，設(shè)計人員都面臨著對縮小設(shè)備不斷增長的需求，這意味著內(nèi)部連接器也必須做得更小。本文將為您探索跨行業(yè)所面臨小型化的挑戰(zhàn)，以及由Molex針對5G應(yīng)用推出的小型化連接器的產(chǎn)品特性。
設(shè)備小型化對信號完整性帶來挑戰(zhàn)
自5G手機問世以來，人們一直試圖把更多的功能融入到狹小的空間里。在每個市場中，尤其是隨著5G技術(shù)的出現(xiàn)，設(shè)計工程師都面臨著越來越多的挑戰(zhàn)，需要重新設(shè)計電子產(chǎn)品以適應(yīng)不斷縮小的設(shè)備，并將更多功能集成到緊湊的空間中。這種小型化趨勢需要使內(nèi)部連接器變得更小，并且惡性循環(huán)仍在繼續(xù)。
在射頻／無線設(shè)備、消費電子產(chǎn)品和數(shù)據(jù)中心／邊緣計算等先進應(yīng)用中，考慮到不斷變化的用戶和市場期望，在創(chuàng)建比以往更小的組件時會帶來挑戰(zhàn)，例如增加引腳／信號密度（無論是I/O還是電源）。
為推動使用越來越細(xì)信號間距的連接器帶來了一些挑戰(zhàn)，例如缺乏用于EMI屏蔽的內(nèi)部空間，使得內(nèi)部EMI效應(yīng)的管理變得困難，此外，信號引腳距離太近可能會導(dǎo)致串?dāng)_，將導(dǎo)致信號衰減，進而影響信號完整性（Signal Integrity, SI），從而影響到關(guān)鍵的5G速度性能。
先進的5G應(yīng)用需要最大限度地節(jié)省PCB空間、卓越的性價比，以及適合客戶應(yīng)用的大量設(shè)計功能，尤其是在將高速連接器可靠地應(yīng)用到PCB上時，因此需要電氣、機械和制造工藝工程方面的跨學(xué)科專業(yè)知識，來提供以更高速度運行的微電子互連，同時又不犧牲長期可靠性，并同時仍保持商業(yè)可行性，以完成小型化的目標(biāo)，設(shè)計人員必須“從大處著眼”，重新定義連接創(chuàng)新，以滿足通信、電源和I/O處理要求。
隨著小型化繼續(xù)滲透到每個行業(yè)和應(yīng)用類別，產(chǎn)品設(shè)計師必須平衡競爭因素，要關(guān)注的議題包括電源和熱管理、信號完整性和集成、組件和系統(tǒng)集成、機械應(yīng)力和可制造性等，都對設(shè)備的小型化帶來嚴(yán)苛的挑戰(zhàn)。
小型化不僅僅是連接器變得更小
小型化不僅僅是把零件做得更小，它還涉及將這些部件組裝在一起，如果可能的話，并確保設(shè)備制造商可以利用相同的設(shè)計方式，而無需重新設(shè)計PCB，因為這會產(chǎn)生成本。之前許多組件太小，已經(jīng)無法進行手工放置操作，這迫使印刷電路板制造商轉(zhuǎn)向采用自動化表面貼裝技術(shù)?，F(xiàn)在，即使采用自動化組裝，處理電路板上極細(xì)間距連接的制造工藝也面臨著一系列類似的挑戰(zhàn)。
以一個典型的微型連接器的端子間距為例，即兩個相鄰引腳的中心之間的距離，這一距離已經(jīng)從遠(yuǎn)超過1 mm縮小到0.35 mm，最終，引腳的大小會限制它們可以承載的功率的大小或頻率信號電路的多少。在某種程度上，你必須在尺寸上做出妥協(xié)，才能獲得高速性能。
機械限制也是一個值得關(guān)注的問題，根據(jù)所需的應(yīng)用，這些連接器必須堅固、防水和防震（如果暴露在環(huán)境中），并且具有成本效益。設(shè)計的目的是為了實現(xiàn)量產(chǎn)，并在世界各地進行銷售?？偟膩碚f，這些限制促使設(shè)計師在進入生產(chǎn)過程之前，需要采取更全面的產(chǎn)品設(shè)計方法。例如，設(shè)計人員可以重新考慮連接器電路布局，而不是繼續(xù)縮小連接器引腳，這就是Molex在四排板對板連接器上所做的事情。這款引人注目的連接器具有4排交錯接觸針（因此稱為“四排”），與SlimStack SSB6RP變體相比，可節(jié)省多達30%的電路板占用空間。這是一種創(chuàng)新方式，可以在不影響物理設(shè)計的情況下獲得更小的端子間距，結(jié)果是前所未有的空間節(jié)省，同時實現(xiàn)高密度電路連接。
隨著新功能的不斷涌現(xiàn)推動著手機市場的發(fā)展，例如5G手機攝像頭的數(shù)量每年都在增加，因此業(yè)界需要尺寸更小的組件以節(jié)省空間。最新型號的手機可以帶有4或5個攝像頭，在攝像頭數(shù)量方面處于飽和狀態(tài)。此外，5G應(yīng)用的挑戰(zhàn)也為電信行業(yè)的小型化提出了新的需求。
目前5G是最大的因素，智能手機內(nèi)部需要更多的天線模塊和更多的射頻功能。此外，所有與5G相關(guān)的功能都需要耗費更大的電量，因此需要更大的電池，這種情況使設(shè)計工程師感到壓力，必須不得不縮小其它必要部件的尺寸。
射頻連接器就是一個很好的例子，過去，工程師使用同軸電纜在板到板之間傳輸射頻信號，但現(xiàn)在這些被更小的射頻連接器取代，這是新的小型化趨勢的一部分。使用不同高度的射頻連接器允許制造商在Z軸上優(yōu)化組件的放置，但實現(xiàn)這種轉(zhuǎn)變并非易事。由于5G的頻率更高，為了避免信號泄漏，其它部分必須重新設(shè)計。為了滿足這一需求，工程師必須為連接器開發(fā)了新的無間隙制造方法，這是下一代技術(shù)工程學(xué)科之間復(fù)雜相互作用的簡單演示。
柔性板連接器克服小型化挑戰(zhàn)
Molex致力于憑借數(shù)十年應(yīng)對挑戰(zhàn)和權(quán)衡的經(jīng)驗，推動小型化之路。通過全球工程和制造領(lǐng)導(dǎo)團隊，Molex提供跨學(xué)科的專業(yè)知識和無與倫比的協(xié)作，以支持客戶不斷變化的需求，滿足5G毫米波射頻應(yīng)用需求的5G25系列柔性板連接器的推出就是一個這樣的例子。
該微型連接器為高速、極限射頻應(yīng)用提供卓越的SI性能和強大的插配功能，并節(jié)省緊湊型5G移動和其他通信設(shè)備所需的PCB空間，以滿足高頻（25 GHz）需求。Molex專有的射頻端子接觸屏蔽和隔離功能，可保持關(guān)鍵任務(wù)5G應(yīng)用中預(yù)期的高水平SI性能。
與它們的物理尺寸相比，這些微型連接器復(fù)雜但機械堅固的特性，解釋了它們的高電氣可靠性。該連接器獨特設(shè)計的屏蔽層提供全面的EMI屏蔽和高頻功能，可實現(xiàn)卓越的EMI降低和SI性能，同時支持插配定位，它還可以防止?jié)撛诘纳漕l接點彎曲和意外跌落引起的沖擊。
具有業(yè)界領(lǐng)先信號完整性的連接器
Molex 5G25系列的5G應(yīng)用頻率高達25 GHz，可實現(xiàn)高速傳輸，手機制造商、射頻模塊開發(fā)商和芯片組制造商，都可以利用Molex業(yè)界領(lǐng)先的5G毫米波連接技術(shù)。5G25系列提供業(yè)界領(lǐng)先的SI性能和全面的EMI屏蔽（包括射頻端子和連接器屏蔽），提供卓越的電氣和無線信號性能和連接性，并在插座或插頭內(nèi)添加中心屏蔽觸點以隔離每一行，以進一步提高整體SI穩(wěn)定性。此外，Molex的全屏蔽設(shè)計可提供一流的遠(yuǎn)場增益性能，非常適合將5G天線連接到收發(fā)器的其余部分。
Molex 5G25系列尺寸緊湊，支持在節(jié)省空間的解決方案中進行高速數(shù)據(jù)傳輸，并針對惡劣環(huán)境條件提供額外保護。5G25系列的信號間距為0.35 mm，配合主體高度僅為0.7 mm，主體寬度為2.5 mm，長度為3.6 mm，提高了印刷線路板（PWB）設(shè)計的靈活性。此外，5G25使射頻天線模塊和移動設(shè)備的設(shè)計人員，能夠?qū)⑸漕l和非射頻信號結(jié)合起來，從而減少對額外連接器的需求，同時節(jié)省更多空間和成本。
Molex 5G25系列是專為快速、可靠的組裝而設(shè)計，采用0.30 mm節(jié)距（寬度）和0.30 mm（跨度）的一流對準(zhǔn)余量，在對準(zhǔn)公差方面提供高度靈活性，加快整個裝配和生產(chǎn)過程，可實現(xiàn)快速、無故障的裝配，具有出色的“咔噠感”以防止錯配，而這款超緊湊連接器具有強大的剝離力，可提高可靠性并最大限度地減少裝配操作員或自動裝配機的負(fù)載，具有產(chǎn)品和操作可靠性所需的機械堅固性。
Molex 5G25系列廣泛應(yīng)用于各個行業(yè)，像是消費領(lǐng)域的AR/VR設(shè)備、智能家居設(shè)備、智能手機、平板電腦、可穿戴設(shè)備，以及軍事領(lǐng)域的飛機航空電子設(shè)備、空拍機、無人機，該產(chǎn)品支持5G毫米波、Sub 6 GHz和4G/LTE應(yīng)用的能力，使其在工業(yè)領(lǐng)域的5G和射頻設(shè)備、物聯(lián)網(wǎng)、便攜式音頻和導(dǎo)航設(shè)備，醫(yī)療領(lǐng)域的病人監(jiān)護系統(tǒng)、治療和手術(shù)設(shè)備等應(yīng)用中具有很高的可用性。
結(jié)語
隨著手機與可穿戴設(shè)備應(yīng)用的不斷進步，給連接產(chǎn)品制造商帶來了設(shè)計挑戰(zhàn)，小型化已成為解決一些空間問題的關(guān)鍵要素，尤其是在PCB空間非常寶貴的情況下。每一個新一代射頻天線模塊和智能手機都讓我們更接近實現(xiàn)5G性能的全部潛力，Molex迅速利用這些機會提供互連解決方案，這些解決方案可以解決高數(shù)據(jù)速度問題，同時提供出色的SI性能，并滿足要求嚴(yán)格的25 GHz毫米波應(yīng)用要求。Molex正在提高信號穩(wěn)定性、穩(wěn)健性能和快速組裝的標(biāo)準(zhǔn)。Molex致力于提供創(chuàng)新的互連解決方案，以應(yīng)對不斷發(fā)展和新興的應(yīng)用，同時使客戶能夠在縮小產(chǎn)品尺寸的同時享受新的增強功能，Molex是先進5G射頻板對板連接器的領(lǐng)先供應(yīng)商，憑借其創(chuàng)新和協(xié)作傳統(tǒng)的支持，并與射頻天線模塊和移動設(shè)備的領(lǐng)先開發(fā)商合作。
來源：艾睿電子
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