【導讀】在高速5G網絡快速發展的現在，為了提高設備的可攜能力，相關產品正面臨著小型化的挑戰，在每個市場中，設計人員都面臨著對縮小設備不斷增長的需求，這意味著內部連接器也必須做得更小。本文將為您探索跨行業所面臨小型化的挑戰，以及由Molex針對5G應用推出的小型化連接器的產品特性。
設備小型化對信號完整性帶來挑戰
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技術的出現，設計工程師都面臨著越來越多的挑戰，需要重新設計電子產品以適應不斷縮小的設備，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部連接器變得更小，并且惡性循環仍在繼續。
在射頻／無線設備、消費電子產品和數據中心／邊緣計算等先進應用中，考慮到不斷變化的用戶和市場期望，在創建比以往更小的組件時會帶來挑戰，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信號間距的連接器帶來了一些挑戰，例如缺乏用于EMI屏蔽的內部空間，使得內部EMI效應的管理變得困難，此外，信號引腳距離太近可能會導致串擾，將導致信號衰減，進而影響信號完整性（Signal Integrity, SI），從而影響到關鍵的5G速度性能。
先進的5G應用需要最大限度地節省PCB空間、卓越的性價比，以及適合客戶應用的大量設計功能，尤其是在將高速連接器可靠地應用到PCB上時，因此需要電氣、機械和制造工藝工程方面的跨學科專業知識，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，并同時仍保持商業可行性，以完成小型化的目標，設計人員必須“從大處著眼”，重新定義連接創新，以滿足通信、電源和I/O處理要求。
隨著小型化繼續滲透到每個行業和應用類別，產品設計師必須平衡競爭因素，要關注的議題包括電源和熱管理、信號完整性和集成、組件和系統集成、機械應力和可制造性等，都對設備的小型化帶來嚴苛的挑戰。
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，并確保設備制造商可以利用相同的設計方式，而無需重新設計PCB，因為這會產生成本。之前許多組件太小，已經無法進行手工放置操作，這迫使印刷電路板制造商轉向采用自動化表面貼裝技術。現在，即使采用自動化組裝，處理電路板上極細間距連接的制造工藝也面臨著一系列類似的挑戰。
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，這一距離已經從遠超過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，才能獲得高速性能。
機械限制也是一個值得關注的問題，根據所需的應用，這些連接器必須堅固、防水和防震（如果暴露在環境中），并且具有成本效益。設計的目的是為了實現量產，并在世界各地進行銷售?？偟膩碚f，這些限制促使設計師在進入生產過程之前，需要采取更全面的產品設計方法。例如，設計人員可以重新考慮連接器電路布局，而不是繼續縮小連接器引腳，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，可節省多達30%的電路板占用空間。這是一種創新方式，可以在不影響物理設計的情況下獲得更小的端子間距，結果是前所未有的空間節省，同時實現高密度電路連接。
隨著新功能的不斷涌現推動著手機市場的發展，例如5G手機攝像頭的數量每年都在增加，因此業界需要尺寸更小的組件以節省空間。最新型號的手機可以帶有4或5個攝像頭，在攝像頭數量方面處于飽和狀態。此外，5G應用的挑戰也為電信行業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軸上優化組件的放置，但實現這種轉變并非易事。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計。為了滿足這一需求，工程師必須為連接器開發了新的無間隙制造方法，這是下一代技術工程學科之間復雜相互作用的簡單演示。
柔性板連接器克服小型化挑戰
Molex致力于憑借數十年應對挑戰和權衡的經驗，推動小型化之路。通過全球工程和制造領導團隊，Molex提供跨學科的專業知識和無與倫比的協作，以支持客戶不斷變化的需求，滿足5G毫米波射頻應用需求的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、極限射頻應用提供卓越的SI性能和強大的插配功能，并節省緊湊型5G移動和其他通信設備所需的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，可保持關鍵任務5G應用中預期的高水平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。該連接器獨特設計的屏蔽層提供全面的EMI屏蔽和高頻功能，可實現卓越的EMI降低和SI性能，同時支持插配定位，它還可以防止潛在的射頻接點彎曲和意外跌落引起的沖擊。
具有業界領先信號完整性的連接器
Molex 5G25系列的5G應用頻率高達25 GHz，可實現高速傳輸，手機制造商、射頻模塊開發商和芯片組制造商，都可以利用Molex業界領先的5G毫米波連接技術。5G25系列提供業界領先的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，并在插座或插頭內添加中心屏蔽觸點以隔離每一行，以進一步提高整體SI穩定性。此外，Molex的全屏蔽設計可提供一流的遠場增益性能，非常適合將5G天線連接到收發器的其余部分。
Molex 5G25系列尺寸緊湊，支持在節省空間的解決方案中進行高速數據傳輸，并針對惡劣環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）設計的靈活性。此外，5G25使射頻天線模塊和移動設備的設計人員，能夠將射頻和非射頻信號結合起來，從而減少對額外連接器的需求，同時節省更多空間和成本。
Molex 5G25系列是專為快速、可靠的組裝而設計，采用0.30 mm節距（寬度）和0.30 mm（跨度）的一流對準余量，在對準公差方面提供高度靈活性，加快整個裝配和生產過程，可實現快速、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載，具有產品和操作可靠性所需的機械堅固性。
Molex 5G25系列廣泛應用于各個行業，像是消費領域的AR/VR設備、智能家居設備、智能手機、平板電腦、可穿戴設備，以及軍事領域的飛機航空電子設備、空拍機、無人機，該產品支持5G毫米波、Sub 6 GHz和4G/LTE應用的能力，使其在工業領域的5G和射頻設備、物聯網、便攜式音頻和導航設備，醫療領域的病人監護系統、治療和手術設備等應用中具有很高的可用性。
結語
隨著手機與可穿戴設備應用的不斷進步，給連接產品制造商帶來了設計挑戰，小型化已成為解決一些空間問題的關鍵要素，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據速度問題，同時提供出色的SI性能，并滿足要求嚴格的25 GHz毫米波應用要求。Molex正在提高信號穩定性、穩健性能和快速組裝的標準。Molex致力于提供創新的互連解決方案，以應對不斷發展和新興的應用，同時使客戶能夠在縮小產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先供應商，憑借其創新和協作傳統的支持，并與射頻天線模塊和移動設備的領先開發商合作。
來源：艾睿電子
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