小型化下的挑戰(zhàn)：連接器難題

在幾乎任何一種包含電子元件的產(chǎn)品中，小型化已經(jīng)成為工程師們的永恒話(huà)題。汽車(chē)、移動(dòng)設(shè)備、醫(yī)療設(shè)備、國(guó)防系統(tǒng)、消費(fèi)類(lèi)電子產(chǎn)品、家用電器等設(shè)備都有一個(gè)共同點(diǎn)，即為了滿(mǎn)足市場(chǎng)需求的變化，體積在不斷縮小。

市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)、消費(fèi)者和工業(yè)企業(yè)的偏好以及市場(chǎng)需求等因素，促使設(shè)計(jì)人員尋找縮小電子器件、組件、線(xiàn)束和外殼尺寸的方法。同時(shí)需要不斷添加功能來(lái)支持最新發(fā)展的技術(shù)，但要滿(mǎn)足所有上述需求，業(yè)界面臨重大挑戰(zhàn)。例如，消費(fèi)者不希望移動(dòng)設(shè)備變大。汽車(chē)制造商需要不斷縮小整車(chē)尺寸和重量，以便提高傳統(tǒng)燃油汽車(chē)、卡車(chē)和電動(dòng)汽車(chē)的續(xù)航里程。而在醫(yī)療領(lǐng)域，可穿戴式醫(yī)療設(shè)備必須變得更小更輕，以提高患者的便利性。

電子連接器在設(shè)計(jì)中發(fā)揮著重要作用：線(xiàn)對(duì)板、線(xiàn)對(duì)線(xiàn)、板對(duì)板、柔性扁平電纜（FFC）、柔性印刷電路（FPC）、輸入/輸出（I/O）、電源和射頻（RF）連接器是電循環(huán)的一部分，連接器在整個(gè)設(shè)備中連接電源和信號(hào)，并將所有單獨(dú)的部件捆綁在一起，以便它們能夠成功互動(dòng)。隨著產(chǎn)品整體尺寸的縮小，無(wú)論是為了簡(jiǎn)化設(shè)備，還是為了給其它關(guān)鍵部件騰出空間，連接器的體積也必須縮小。這對(duì)設(shè)計(jì)師來(lái)說(shuō)是一個(gè)真正的挑戰(zhàn)。

應(yīng)用場(chǎng)合的需要推動(dòng)連接器小型化

預(yù)計(jì)移動(dòng)設(shè)備將保持便攜尺寸，隨著技術(shù)的發(fā)展，消費(fèi)者越發(fā)希望實(shí)現(xiàn)更多的電子功能。以5G為例。制造商正在添加新的天線(xiàn)陣列以支持5G的高級(jí)功能。同樣，半導(dǎo)體內(nèi)置了額外的功能，并增加了I/O需求。但是，滿(mǎn)足功率要求或延長(zhǎng)工作時(shí)間所需的更大電池也給設(shè)計(jì)人員提出了重大挑戰(zhàn)。

同樣的挑戰(zhàn)也出現(xiàn)在汽車(chē)領(lǐng)域，數(shù)字駕駛艙和傳感功能等電子裝備已經(jīng)激增，以至于整個(gè)線(xiàn)束成為最重和最昂貴的部件之一。

醫(yī)療患者也希望使用更小、更舒適的可穿戴設(shè)備。無(wú)論是在消費(fèi)電子還是醫(yī)療設(shè)備中，工業(yè)控制設(shè)備和物聯(lián)網(wǎng)都增加了更多功能，成為獨(dú)立的邊緣設(shè)備，可以處理和存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，直到它們可以將數(shù)據(jù)傳回云處理器。

在這些關(guān)鍵應(yīng)用設(shè)備中，連接器經(jīng)常成為縮小機(jī)械尺寸的主要限制因素之一。連接器端子間距尺寸（即，相鄰的兩個(gè)觸點(diǎn)中心之間的距離）必須縮小以適應(yīng)更小的電路板和更高的引腳密度，以支持所需的I/O擴(kuò)展。

創(chuàng)新的需要

縮小尺寸以滿(mǎn)足用戶(hù)和行業(yè)的需求是一項(xiàng)挑戰(zhàn)。但是，還存在其它設(shè)計(jì)限制和要求。

連接器在設(shè)備中通常不僅執(zhí)行單一任務(wù)，還承載著高頻信號(hào)傳輸，如5G或其它蜂窩和Wi-Fi通信，以及其它形式的信號(hào)甚至電源。屏蔽裝置變得復(fù)雜，引腳之間需要隔離，而且連接器還需要加裝外殼。

小尺寸的引腳和觸點(diǎn)留下更少的材料來(lái)建立指定連接，從而對(duì)它們可以承載的信號(hào)量甚至功率施加更嚴(yán)格的限制。較小的幾何形狀會(huì)產(chǎn)生額外的熱量，較小尺寸的連接會(huì)產(chǎn)生更大的電阻，因此必須散熱。組件布局更緊湊，周?chē)目臻g更小，這也意味著，用于引導(dǎo)空氣來(lái)冷卻組件和連接器的空間減少。

較小的連接器導(dǎo)致信號(hào)傳輸量降低，并可能增加信號(hào)損失。選擇正確的連接器類(lèi)型，并將其設(shè)計(jì)到印刷電路板上的適當(dāng)位置，會(huì)對(duì)其外形尺寸和整體信噪比性能產(chǎn)生重大積極影響。

制造業(yè)面臨的挑戰(zhàn)

如果說(shuō)電氣方面的設(shè)計(jì)需要?jiǎng)?chuàng)造性思維，那么制造工程方面也是如此。小型化連接器存在許多障礙，制造商必須學(xué)會(huì)清除這些障礙。

連接器可能非常小，這使得人們很難組裝它們，特別是當(dāng)連接器可能只有一粒米那么大時(shí)。這些較小的連接器也更脆弱，如果處理不當(dāng)很容易斷裂。這就會(huì)使裝配工作變得更加復(fù)雜和耗時(shí)，無(wú)論是用機(jī)器還是人來(lái)完成都是如此。在工廠(chǎng)的生產(chǎn)線(xiàn)上稍微用力過(guò)大，不僅會(huì)破壞連接器，還會(huì)破壞整個(gè)裝置，從而使運(yùn)營(yíng)成本大增。當(dāng)工廠(chǎng)生產(chǎn)線(xiàn)上的工人經(jīng)常需要在每天處理數(shù)千個(gè)連接器時(shí)，這些挑戰(zhàn)就會(huì)呈指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)。

制造商在使用它們進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，除了面臨小型化連接器的脆弱特性外，還有許多其它考慮因素。其中包括了解如何修復(fù)損壞的連接器，采用正確的插配力，以及根據(jù)組件或設(shè)備的布局考慮所需的幾何形狀。所有這些制造挑戰(zhàn)使得選擇合適的連接器合作伙伴成為設(shè)計(jì)過(guò)程中必不可少的一步。

小型化連接器專(zhuān)家

用如此小的連接器制造電子設(shè)備不僅是一項(xiàng)挑戰(zhàn)，而且制造該連接器器件本身也是一項(xiàng)挑戰(zhàn)。對(duì)于許多設(shè)計(jì)師來(lái)說(shuō)，連接器可能不是預(yù)先考慮的東西。的確，在一個(gè)充斥著最新時(shí)髦設(shè)備的帶有令人興奮細(xì)節(jié)的世界里，連接器可能會(huì)被忽視，但它們的重要性不容低估。

Molex莫仕開(kāi)發(fā)了全系列微型連接器，以支持尺寸不斷縮小的電子應(yīng)用設(shè)備的需求。Molex莫仕提供各種線(xiàn)對(duì)板、刀片狀端子、帶狀、線(xiàn)對(duì)線(xiàn)、微型網(wǎng)格式、微型端子固位架、板端、板對(duì)板、柔性電路板、軟排線(xiàn)、板對(duì)柔性電路板、IEEE1386、USB和HDMI連接器，擁有一系列現(xiàn)成產(chǎn)品和專(zhuān)業(yè)技能，可幫助企業(yè)開(kāi)發(fā)滿(mǎn)足其連接器需求的獨(dú)特解決方案。

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