Миниатюрные, микроминиатюрные и ультраминиатюрные:
насколько маленькими могут быть соединители?

№ 4’2016
PDF версия
В свете тенденции миниатюризации устройств возникает вопрос, насколько можно уменьшать размеры соединителей? В статье речь идет о том, какие при этом существуют ограничения, а также рассматриваются различные факторы, влияющие на сокращение габаритов соединителей.

Что в настоящее время происходит с размерами соединителей? Одним из направлений развития соединителей как для гражданского, так и для военного применения является уменьшение их габаритов (рис. 1). Разъемы для телефонов, ноутбуков или, например, портативных устройств военного назначения становятся все легче и компактнее. Вопрос лишь в том, до какого предела эти размеры можно сокращать?

Разъем с 24 контактными штырями, расположенными в два ряда с шагом 0,635 мм

Рис. 1. Разъем с 24 контактными штырями, расположенными в два ряда с шагом 0,635 мм

Необходимо помнить, что продукция данной отрасли широко распространена во многих областях, а потому использование соединителей требует соблюдения определенных условий по их эксплуатации и надежности. Устройства, созданные для домашнего применения, стоимость которых можно и даже нужно снизить, очень сильно отличаются от изделий промышленного назначения, например для авиации или космоса.

Сокращение размеров разъемов специального назначения произошло очень быстро и в основном за счет научно-технического развития. Появление новых технологий производства и монтажа кристаллов интегральной схемы (ИС) позволяет существенно увеличить производительность, технические возможности и нагрузку устройств. Применение кристаллов ИС снижает потребление напряжения и тока, увеличивает срок службы батареи питания, обеспечивает более высокую скорость работы, хранение и обработку значительно бóльшего объема данных. Уменьшение габаритов соединителей стало более простым процессом за счет нового программного обеспечения и возможности напрямую изготавливать корпусы разных размеров и форм на современных станках с ЧПУ буквально за несколько минут. Все это позволяет разработчикам, которые стремятся как можно рациональнее использовать пространство, а следовательно, и больше сократить размеры соединительных систем, выпускать прототип намного быстрее и по приемлемой цене. Часто для тестирования своих плат специалисты используют стандартные разъемы, но в итоге сталкиваются с тем, что необходимо быстро изменить их конструкцию. Вот почему многие фирмы-изготовители предлагают онлайн-консультации по проектированию и конструированию таких изделий, при этом время исполнения для нового формата составляет около двух дней.

Требования к размерам соединителей, однако, часто основаны на нескольких ключевых показателях, учитывающих условия применения изделий и ограничения по эксплуатации.

 

Электрическая нагрузка

Каждый разъем должен иметь поверхность контакта с низким сопротивлением и выдерживать достаточную величину тока для обеспечения работы платы. К счастью, мы наблюдаем тенденцию к уменьшению силы тока, что позволяет элементам соединения становиться меньше и меньше до тех пор, пока они находятся в пределах диапазона безопасности, обеспечивая хорошую производительность с учетом колебаний подаваемого напряжения и сигнала. Часто пределы величины тока, устанавливаемые изменением диаметра провода в кабеле, влияют на тепловые характеристики и производительность соединительной системы, поскольку длина провода увеличивает значение сопротивления.

 

Целостность сигнала

Поскольку соединители и электронные модули размещаются в ограниченном пространстве, действие смежных элементов не должно влиять на работу платы. В конструкции следует предусматривать защиту от помех сигнала и часто более сильную защиту от электромагнитного излучения и/или поглощения других сигналов и шумов. Использование некоторых современных способов защиты и фильтрации также может способствовать уменьшению размера.

 

Внешние условия

Соединители с повышенной прочностью конструкции, предназначенные для работы в экстремальных условиях, должны иметь характеристики, обеспечивающие постоянную поддержку сигнала во время ударов, вибрации, а также во время сильных перепадов температуры, возникающих, например, во время значительного теплового расширения или сжатия в открытом космосе (рис. 2).

Обрывной влагозащищенный цилиндрический наноразъем с упрочненной конструкцией

Рис. 2. Обрывной влагозащищенный цилиндрический наноразъем с упрочненной конструкцией

В некоторых портативных устройствах соединители должны выдерживать попадание на них капель воды или соли, а иногда и полное погружение в воду. Степени защиты оболочки (IP-стандарты) соответствуют международным стандартам защиты устройств от внешней среды. Для предохранения от попадания влаги часто используются уплотнители из эластомеров. И так как размеры устройств уменьшаются, возникает потребность в более мелких уплотнителях, сохраняющих при этом свои свойства.

 

Мобильность плат

Подключение микросхем, расположенных в крохотных секциях портативного оборудования, — это еще один важный вопрос в нынешних условиях миниатюризации (рис. 3). Соединение элементов в роботизированных протезах, размещение таких устройств в измерительных наконечниках и датчиках, добавление дополнительных соединений в небольшие метрологические спутники, крепление камер к военным шлемам — лишь некоторые примеры, когда в портативный прибор необходимо поместить большое количество элементов.

Цилиндрический разъем с 46 контактами с шагом 0,635 мм

Рис. 3. Цилиндрический разъем с 46 контактами с шагом 0,635 мм

Для этих целей и сокращаются размеры. Пересматривается использование стандартных решений в пользу специально создаваемых моделей, удовлетворяющих требованиям к размерам и надежности, для потенциального размещения и эксплуатации в подобных устройствах. Уменьшение размеров штепсельных разъемов ограниченно, они должны поместиться в нужное пространство, при этом необходимо учитывать степень надежности соединения. Использующиеся плоские разъемы можно уменьшать и дальше, если есть возможность снизить требования к производительности и надежности. Изменение конструкции схемы, если объединить некоторые системы сигналов для уменьшения количества проводов, также может принести пользу. Если способ сборки основан на применении соединителей, то они могут рассматриваться только как набор циклов соединения и разъединения. В последнее время одной из первичных задач стало объединение двух или трех соединений в одно. Напряжение, высокочастотные и цифровые сигналы могут проходить через один соединитель с использованием технологии изоляции, которая позволяет защититься от перекрестных и электромагнитных помех.

 

Проблемы и рынок

Как можно видеть на примере сотовых телефонов, миниатюрные соединители обладают отличными эксплуатационными свойствами, причем один элемент может поддерживать прохождение и сигнала, и напряжения. Такое применение одного соединения вместо двух с помощью ленточного провода или выводной рамки привело к увеличению скорости обработки сигналов. Тщательно продуманное использование формы и пространства позволило создать более плотную разводку соединений. Кроме того, употребление специальных изоляционных материалов с низкой диэлектрической прочностью также способствует сокращению габаритов устройства, поскольку скорость действия схемы увеличивается, а ее размер уменьшается. При этом не менее важную роль играют цена и прочность. Например, разъемы для межплатного соединения, выполненные с помощью технологии запрессовки контактных штырей, занимают немного места и вызывают крайне малые аберрации при передаче сигнала.

Технологии конструирования устройств повышенной прочности постоянно совершенствуются, поэтому вопрос, насколько маленькими могут быть соединители, еще открыт. Мы уже видели, как большие соединители, в частности цилиндрические соединители стандарта 38999, были заменены меньшими и более легкими цилиндрическими микроразъемами с шагом контактов 1,27 мм. Более того, уже существуют круглые наноразъемы с шагом контакта 0,635 мм, хорошо выдерживающие несколько высокоскоростных сигналов (рис. 4).

PZN-наносоединители

Рис. 4. PZN-наносоединители

Разрабатываются соединители и с плоской матричной конфигурацией контактов, или интерпозерами. Такие компании, как Neoconix, постоянно ищут новые пути уменьшения высоты корпуса, размеров и веса соединителей, предназначенных для приборов с высокой подвижностью. Поскольку ограничения по трассировке печатных плат уже преодолены, эти контакты позволят развести плоские гибкие кабели более компактно относительно плотно укомплектованных наборов плат для сокращения размеров и веса устройств. Основной вопрос — четко определить основные характеристики для того или иного применения соединителей, а также предел, до которого их можно уменьшать, не теряя целостности сигнала.

xosotin chelseathông tin chuyển nhượngcâu lạc bộ bóng đá arsenalbóng đá atalantabundesligacầu thủ haalandUEFAevertonxosofutebol ao vivofutemaxmulticanaisonbetbóng đá world cupbóng đá inter milantin juventusbenzemala ligaclb leicester cityMUman citymessi lionelsalahnapolineymarpsgronaldoserie atottenhamvalenciaAS ROMALeverkusenac milanmbappenapolinewcastleaston villaliverpoolfa cupreal madridpremier leagueAjaxbao bong da247EPLbarcelonabournemouthaff cupasean footballbên lề sân cỏbáo bóng đá mớibóng đá cúp thế giớitin bóng đá ViệtUEFAbáo bóng đá việt namHuyền thoại bóng đágiải ngoại hạng anhSeagametap chi bong da the gioitin bong da lutrận đấu hôm nayviệt nam bóng đátin nong bong daBóng đá nữthể thao 7m24h bóng đábóng đá hôm naythe thao ngoai hang anhtin nhanh bóng đáphòng thay đồ bóng đábóng đá phủikèo nhà cái onbetbóng đá lu 2thông tin phòng thay đồthe thao vuaapp đánh lô đềdudoanxosoxổ số giải đặc biệthôm nay xổ sốkèo đẹp hôm nayketquaxosokq xskqxsmnsoi cầu ba miềnsoi cau thong kesxkt hôm naythế giới xổ sốxổ số 24hxo.soxoso3mienxo so ba mienxoso dac bietxosodientoanxổ số dự đoánvé số chiều xổxoso ket quaxosokienthietxoso kq hôm nayxoso ktxổ số megaxổ số mới nhất hôm nayxoso truc tiepxoso ViệtSX3MIENxs dự đoánxs mien bac hom nayxs miên namxsmientrungxsmn thu 7con số may mắn hôm nayKQXS 3 miền Bắc Trung Nam Nhanhdự đoán xổ số 3 miềndò vé sốdu doan xo so hom nayket qua xo xoket qua xo so.vntrúng thưởng xo sokq xoso trực tiếpket qua xskqxs 247số miền nams0x0 mienbacxosobamien hôm naysố đẹp hôm naysố đẹp trực tuyếnnuôi số đẹpxo so hom quaxoso ketquaxstruc tiep hom nayxổ số kiến thiết trực tiếpxổ số kq hôm nayso xo kq trực tuyenkết quả xổ số miền bắc trực tiếpxo so miền namxổ số miền nam trực tiếptrực tiếp xổ số hôm nayket wa xsKQ XOSOxoso onlinexo so truc tiep hom nayxsttso mien bac trong ngàyKQXS3Msố so mien bacdu doan xo so onlinedu doan cau loxổ số kenokqxs vnKQXOSOKQXS hôm naytrực tiếp kết quả xổ số ba miềncap lo dep nhat hom naysoi cầu chuẩn hôm nayso ket qua xo soXem kết quả xổ số nhanh nhấtSX3MIENXSMB chủ nhậtKQXSMNkết quả mở giải trực tuyếnGiờ vàng chốt số OnlineĐánh Đề Con Gìdò số miền namdò vé số hôm nayso mo so debach thủ lô đẹp nhất hôm naycầu đề hôm naykết quả xổ số kiến thiết toàn quốccau dep 88xsmb rong bach kimket qua xs 2023dự đoán xổ số hàng ngàyBạch thủ đề miền BắcSoi Cầu MB thần tàisoi cau vip 247soi cầu tốtsoi cầu miễn phísoi cau mb vipxsmb hom nayxs vietlottxsmn hôm naycầu lô đẹpthống kê lô kép xổ số miền Bắcquay thử xsmnxổ số thần tàiQuay thử XSMTxổ số chiều nayxo so mien nam hom nayweb đánh lô đề trực tuyến uy tínKQXS hôm nayxsmb ngày hôm nayXSMT chủ nhậtxổ số Power 6/55KQXS A trúng roycao thủ chốt sốbảng xổ số đặc biệtsoi cầu 247 vipsoi cầu wap 666Soi cầu miễn phí 888 VIPSoi Cau Chuan MBđộc thủ desố miền bắcthần tài cho sốKết quả xổ số thần tàiXem trực tiếp xổ sốXIN SỐ THẦN TÀI THỔ ĐỊACầu lô số đẹplô đẹp vip 24hsoi cầu miễn phí 888xổ số kiến thiết chiều nayXSMN thứ 7 hàng tuầnKết quả Xổ số Hồ Chí Minhnhà cái xổ số Việt NamXổ Số Đại PhátXổ số mới nhất Hôm Nayso xo mb hom nayxxmb88quay thu mbXo so Minh ChinhXS Minh Ngọc trực tiếp hôm nayXSMN 88XSTDxs than taixổ số UY TIN NHẤTxs vietlott 88SOI CẦU SIÊU CHUẨNSoiCauVietlô đẹp hôm nay vipket qua so xo hom naykqxsmb 30 ngàydự đoán xổ số 3 miềnSoi cầu 3 càng chuẩn xácbạch thủ lônuoi lo chuanbắt lô chuẩn theo ngàykq xo-solô 3 càngnuôi lô đề siêu vipcầu Lô Xiên XSMBđề về bao nhiêuSoi cầu x3xổ số kiến thiết ngày hôm nayquay thử xsmttruc tiep kết quả sxmntrực tiếp miền bắckết quả xổ số chấm vnbảng xs đặc biệt năm 2023soi cau xsmbxổ số hà nội hôm naysxmtxsmt hôm nayxs truc tiep mbketqua xo so onlinekqxs onlinexo số hôm nayXS3MTin xs hôm nayxsmn thu2XSMN hom nayxổ số miền bắc trực tiếp hôm naySO XOxsmbsxmn hôm nay188betlink188 xo sosoi cầu vip 88lô tô việtsoi lô việtXS247xs ba miềnchốt lô đẹp nhất hôm naychốt số xsmbCHƠI LÔ TÔsoi cau mn hom naychốt lô chuẩndu doan sxmtdự đoán xổ số onlinerồng bạch kim chốt 3 càng miễn phí hôm naythống kê lô gan miền bắcdàn đề lôCầu Kèo Đặc Biệtchốt cầu may mắnkết quả xổ số miền bắc hômSoi cầu vàng 777thẻ bài onlinedu doan mn 888soi cầu miền nam vipsoi cầu mt vipdàn de hôm nay7 cao thủ chốt sốsoi cau mien phi 7777 cao thủ chốt số nức tiếng3 càng miền bắcrồng bạch kim 777dàn de bất bạion newsddxsmn188betw88w88789bettf88sin88suvipsunwintf88five8812betsv88vn88Top 10 nhà cái uy tínsky88iwinlucky88nhacaisin88oxbetm88vn88w88789betiwinf8betrio66rio66lucky88oxbetvn88188bet789betMay-88five88one88sin88bk88xbetoxbetMU88188BETSV88RIO66ONBET88188betM88M88SV88Jun-68Jun-88one88iwinv9betw388OXBETw388w388onbetonbetonbetonbet88onbet88onbet88onbet88onbetonbetonbetonbetqh88mu88Nhà cái uy tínpog79vp777vp777vipbetvipbetuk88uk88typhu88typhu88tk88tk88sm66sm66me88me888live8live8livesm66me88win798livesm66me88win79pog79pog79vp777vp777uk88uk88tk88tk88luck8luck8kingbet86kingbet86k188k188hr99hr99123b8xbetvnvipbetsv66zbettaisunwin-vntyphu88vn138vwinvwinvi68ee881xbetrio66zbetvn138i9betvipfi88clubcf68onbet88ee88typhu88onbetonbetkhuyenmai12bet-moblie12betmoblietaimienphi247vi68clupcf68clupvipbeti9betqh88onb123onbefsoi cầunổ hũbắn cáđá gàđá gàgame bàicasinosoi cầuxóc đĩagame bàigiải mã giấc mơbầu cuaslot gamecasinonổ hủdàn đềBắn cácasinodàn đềnổ hũtài xỉuslot gamecasinobắn cáđá gàgame bàithể thaogame bàisoi cầukqsssoi cầucờ tướngbắn cágame bàixóc đĩaAG百家乐AG百家乐AG真人AG真人爱游戏华体会华体会im体育kok体育开云体育开云体育开云体育乐鱼体育乐鱼体育欧宝体育ob体育亚博体育亚博体育亚博体育亚博体育亚博体育亚博体育开云体育开云体育棋牌棋牌沙巴体育买球平台新葡京娱乐开云体育mu88qh88

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *