從微型到毫微型:連接器技術(shù)的一場(chǎng)革命

時(shí)間:2008-01-14

來(lái)源:中國(guó)傳動(dòng)網(wǎng)

導(dǎo)語(yǔ):當(dāng)前毫微型連接器眾多的應(yīng)用中包括軍事/宇航工業(yè)中的無(wú)人駕駛航天器(UAVs),顯示器,導(dǎo)彈制導(dǎo);醫(yī)療工業(yè)中的磁共振線(xiàn)圈,外科鉆孔及數(shù)字聽(tīng)診器;航天應(yīng)用中的通信衛(wèi)星、火星探測(cè)器及航天飛機(jī)的導(dǎo)航

由于模擬電路讓位于數(shù)字電路及電子設(shè)備從有線(xiàn)連接轉(zhuǎn)向無(wú)線(xiàn)連接,整機(jī)設(shè)備設(shè)計(jì)也正從臺(tái)式轉(zhuǎn)向便攜式發(fā)展。由于設(shè)計(jì)向著便攜方向發(fā)展,系統(tǒng)耐用性變得極為重要。 系統(tǒng)設(shè)計(jì)工程師已經(jīng)開(kāi)始先設(shè)計(jì)構(gòu)造預(yù)先試驗(yàn)的模塊,然后作為一種主要的構(gòu)建技術(shù)將其疊加或盲插。這就需要毫微級(jí)的互連器件。醫(yī)療工業(yè)乃至軍事/宇航工業(yè)的制造商正推動(dòng)著系統(tǒng)沿著這一模塊化方向發(fā)展以滿(mǎn)足復(fù)雜信號(hào)所要求的尺寸、重量及電流的降低。為應(yīng)對(duì)這些挑戰(zhàn),新的連接器設(shè)計(jì)必須適應(yīng)增強(qiáng)的電性能及耐久性的綜合要求而且還要降低互連系統(tǒng)的尺寸和重量。 尺寸和重量?jī)?yōu)勢(shì) 得到改進(jìn)的機(jī)加工、模壓設(shè)備及材料已經(jīng)能在結(jié)構(gòu)上進(jìn)一步減小連接器的尺寸。盡管二者的尺寸和重量滿(mǎn)足MIL-PRF-83513,但與等同的微型D形連接器重2.60g相比,21位毫微型連接器僅重0.4g。此外,37位微型D形連接器需要的空間比37位板安裝或印制板連接器大4倍。 設(shè)計(jì)和材料的選擇是成功降低尺寸的關(guān)鍵。設(shè)計(jì)的核心是彈性插針。要形成高接觸強(qiáng)度、低接觸電阻并在數(shù)以千計(jì)的插拔中保持性能須采用具有特殊拉伸退火性能的鈹銅材料。鈹銅厚度與長(zhǎng)度及形狀的主要規(guī)格可確保微小型連接器插針的長(zhǎng)壽命和長(zhǎng)久性能。 絕緣外殼大部分為注入模壓式液晶聚合物,某些老式設(shè)計(jì)采用聚亞苯基硫。當(dāng)0.025"間距使得插針間的絕緣體僅10~11密耳時(shí),這類(lèi)絕緣材料仍具有高的保持性和高的電絕緣強(qiáng)度。高可靠連接器體可以由用于插入式及低振動(dòng)應(yīng)用的絕緣材料制成,但大部分高振動(dòng)及高沖擊應(yīng)用要求金屬外殼。 耐久可靠性 耐久性取決于良好的安裝設(shè)計(jì)。力和加速度是在嚴(yán)酷應(yīng)用中測(cè)試連接器強(qiáng)度的關(guān)鍵因素。由于具有合理的安裝托架,毫微型連接器可以通過(guò)10000Gs以上的振動(dòng)和沖擊,如在起火和發(fā)射的條件下。 納米圓形連接器 與毫微型圓形連接器相比較,微型圓形連接器(0.050"間距)就很大了。當(dāng)裝上間距為0.025"的插針和插孔時(shí),在相同的圓形區(qū)域,可使用達(dá)4倍多的互連器件。新型電路的電流大多要求小于1A,因?yàn)閿?shù)字處理使得電纜組件內(nèi)采用更小線(xiàn)規(guī)的導(dǎo)線(xiàn)以適應(yīng)納米圓形連接器。因此互連系統(tǒng)總重量和直徑大大減小。毫微型電纜的一個(gè)額外益處是增大了柔性,因?yàn)橹睆礁〉碾娎|更易于在受到嚴(yán)格限制的位置選路。 根據(jù)應(yīng)用,毫微型圓形連接器有很多型式,金屬外殼型毫微型圓形連接器是耐久性最高的,具有極佳的應(yīng)變消除遞減及手柄機(jī)構(gòu)。它們?yōu)槠帘坞娎|配備360密封圈,并采用環(huán)境密封以防護(hù)浸漬。通常,它們用于將遠(yuǎn)程探測(cè)器、傳感器及儀器儀表連接到設(shè)備前面板上。毫微型圓形連接器是模壓或安裝進(jìn)系統(tǒng)工程師自己的儀器內(nèi)。這種方法節(jié)省了大部分空間并允許設(shè)備或探測(cè)器擁有自己完整的電機(jī)及機(jī)械連接器。 其它解決方案 模塊在形狀上是獨(dú)特的且在某些情況下連續(xù)的移動(dòng)或旋轉(zhuǎn)。微型機(jī)器人、伺服、回轉(zhuǎn)儀系統(tǒng)及石油鉆探均要涉及開(kāi)發(fā)程度高的電子元部件。這些模塊被裝置在電路功能工作區(qū)附近以確保最佳的信號(hào)性能。 常規(guī)電線(xiàn)一般太大,太硬或者說(shuō)甚至太貴而無(wú)法安裝。新型計(jì)算機(jī)自動(dòng)繪圖系統(tǒng)可快速模擬毫微型柔性電路以適應(yīng)致密的點(diǎn)。高密度、低占空柔性毫微型連接器已成為許多困難設(shè)計(jì)的重要解決方案。 由于模塊功能性的增強(qiáng),它們操控的導(dǎo)線(xiàn)數(shù)量也在不斷增長(zhǎng)。插針數(shù)也在增加。在模塊的電纜一端,微型連接器可解決許多尺寸及重量問(wèn)題。但通常系統(tǒng)的傳感器端或板到板接口端要求更高密度的互連。解決的方案是微型-毫微型電纜或柔性系統(tǒng)。高接觸,高插拔系統(tǒng)采用的微型連接器最終在另一端被接入高密度0.025"間距毫微型連接器。 結(jié)論 小型化、輕重量及嚴(yán)酷應(yīng)用正在上升。數(shù)字電子、高速傳輸系統(tǒng)及小型機(jī)器人均需要增大密度及電路數(shù)量。當(dāng)前毫微型連接器眾多的應(yīng)用中包括軍事/宇航工業(yè)中的無(wú)人駕駛航天器(UAVs),顯示器,導(dǎo)彈制導(dǎo);醫(yī)療工業(yè)中的磁共振線(xiàn)圈,外科鉆孔及數(shù)字聽(tīng)診器;航天應(yīng)用中的通信衛(wèi)星、火星探測(cè)器及航天飛機(jī)的導(dǎo)航。 毫微型連接器已經(jīng)在軍事及宇航應(yīng)用中得到證明。此外,它們已經(jīng)服務(wù)于醫(yī)療及石油工業(yè)且正在進(jìn)入范圍廣泛的便攜式及搖控產(chǎn)品。新型設(shè)計(jì)使得毫微型連接器正在取代微型連接器,如高密度納米圓形連接器正在取代許多體形較大的微型圓形連接器。電路和板的設(shè)計(jì)者將由此擴(kuò)大視野,毫微型連接器有助于完成目標(biāo)。
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