行動裝置朝更輕更薄方向發展,廠商設計產品時必須在日漸縮小的機身內裝入更多的元件,以提供更豐富的功能與易於使用者操作的設計,因此連接器技術小型化成了避免不了的發展趨勢,本文將就微型同軸線對電路板(Micro Coaxial Wire-to-board)、軟性印刷電路(FPC)、微型電路板等連接技術來探討因應之道。
無線使用者要求無線設備須具備更大的便利性和多功能性,並期望設備要便於攜帶、易於閱讀,以便增加可在任何時候接入資訊和娛樂的機會。
新款智慧型手機須具備下一代超高速記憶體卡連接器,以便用戶從高速無線網路下載應用軟體或視訊到行動設備內,以及從行動設備上傳至家用網路。
連接器供應商面臨新挑戰
這些趨勢會對嵌入在智慧型手機、掌上型產品和平板電腦中之連接器系統的供應商帶來非常大的影響。伴隨著更強大的處理器和接近無限豐富的內容及須要處理的交易,連接器供應商的壓力是為行動設備製造商及其設計工程師提供小型和微小型的連接器產品,這些產品能夠滿足更大容量、更快速資料速度,並能夠保證訊號的完整性和可靠性。
這些要求促使多家連接器製造商開發出數種不同類型的微小型連接器,提供極端緊湊的尺寸、低成本、高性能和靈活性--成為用於無線掌上型設備的理想產品。以下將簡述某些現今可用的微小型連接器解決方案,其專為處理智慧型手機和其他精簡型無線設備中的典型40路訊號應用而開發。
微型同軸線對電路板連接器 克服LCD旋轉設計挑戰
由於必須處理由緊密包裝之行動設備所產生的大量資料,因而對多接腳微型同軸線對電路板的連接系統有高度的需求。
軟性印刷電路已經用來連接高解析度液晶顯示器(LCD)與摺疊式手機的主鍵盤。然而,這些軟性方案也存在一些問題,如不足的電磁干擾(EMI)抑制力和機械耐用性及靈活性。舉例來說,最新的旋轉式手機要求在任何方向上以接近360度的角度轉動LCD螢幕,軟性電路無法處理這種轉動的方式。
為了吸收雜散電磁干擾,便必須在訊號線路之間設置接地和遮罩。然而,額外的接地線路會占用更多的空間,妨礙到掌上型設備朝小型化發展的趨勢。若使用帶遮罩的軟性印刷電路,對於使用翻轉或旋轉鉸鏈的設備,則會犧牲其靈活性和耐用性。
帶有全遮罩、0.4或0.3毫米(mm)間距多接腳、超薄42或44美國線規(AWG)同軸電線的微型同軸電纜系統,能夠提供滿足所有這些問題的解決方案。雖然此一解決方案比軟性方案貴,但是,當設計人員尋求更好的性能和附加功能性時,微型同軸電纜則是更為合適的解決方案。微型同軸線對電路板連接器系統,尤其適用於行動電話的旋轉鉸鏈/頸部、數位視訊照相機、筆記型電腦、智慧型電話和IP網路攝影機。
微間距軟性印刷電路連接器可節省空間
微間距軟性印刷電路連接器提供許多特性,這些特性對於在緊密封裝應用的使用十分重要,其緊湊的尺寸可節省空間,這是應用中所需要的,例如,在印刷電路板(PCB)板和LCD模組間。
另外,FPC連接器也提供零插入力致動器(Zero Insertion Force Actuator),能以最小的磨損實現重複循環。這些微型連接器提供各式各樣的微細間距選擇,包括滑蓋式和摺疊式致動器,這些都是預先組裝的,包含FPC與連接器端子間的連接保護。
某些連接器採用雙接觸點設計,對於因電纜配置需要而要求一塊電路板採用頂接觸類型而另一塊電路板上採用底部接觸類型的應用,不須要訂購兩種不同類型的FPC連接器。某些產品提供獨特的FPC鎖定,有助於提供定位和電纜保持力,同時保持電纜在適當的地方以方便接插。
整體而言,FPC連接器同時提供電路板設計和緊密封裝兩方面的靈活性,藉由提供單件式解決方案,省去插配連接器,如線對電路板或電路板對電路板連接器,從而降低成本。
微型電路板具備尺寸優勢
正如眾人所知道的,在房地產產業中最重要的三個因素是位置、位置,第三還是位置。在印刷電路板的「房地產」市場中,對於微小型電路板對電路板連接器而言,真正重要的也是尺寸。由於消費娛樂裝置、智慧型電話和其他掌上型設備的尺寸縮小而功能卻不斷增多,因而在設計連接兩個小型印刷電路板的印刷電路板時,有四個最重要的尺寸要考慮到:低側高(堆疊高度小於1毫米)、淺深度(連接器的窄寬小於3毫米)、小占位面積(連接器端對端尺寸,隨電路大小而不同)、小間距(中心對中心接觸點間距為0.4毫米或更小)。
突破技術極限 因應市場需求
由於智慧型電話和其他消費性設備尺寸的縮小,設計工程師所面對到印刷電路板空間和功率效率皆須最大化的壓力,要比之前來得更大。這些設備的新特性增加所需訊號的數量及訊號性能的品質。領先的連接器製造商必須具備創造力,提供創新的技術和產品,以便在更小的印刷電路板占位面積上增強電氣和機械性能。
今天,市場上原始設備製造商(OEM)的3G/4G智慧型手機需要比以前更小的連接器,並且這種趨勢還會持續發展下去。設計工程師現在可用的連接器具有很低的側高(高度0.7毫米)、極淺的深度(寬度2.6毫米),以及非常細微的0.4毫米間距,且還帶有獨特設計的安裝釘,其位在塑膠座之下,以便實現封裝面積最小化和設計靈活性最大化。例如,40路超低側高(高度0.7毫米)微型電路板對電路板連接器,所占用的印刷電路板面積比28毫米還要少。
為解決有關印刷電路板元件太「嘈雜」及其引起的訊號完整性問題或干擾,某些微型電路板對電路板連接器提供外接金屬遮罩。設計工程師考慮到電子元件在高振動應用環境工作,可利用微細間距的微型電路板對電路板連接器,以達到非常高的保持力或提供可通過落下試驗的永久插配解決方法。
印刷電路板板的成本大約為每毫米0.015美分,這些微小型連接器在以下必要的連接應用為設計人員提供有力的支持,包括將液晶顯示器、鍵盤、薄膜開關、A/V或RF板、數據機(Modem),或全球衛星定位系統(GPS)卡連接至主印刷電路板。且由於市場持續增長,連接器供應商勢必得提供更具價格競爭力的解決方案。
(本文作者任職於莫仕)