Mae integreiddio ar y system, PCB a lefel cylched integredig yn un o ffenomenau mwyaf diddorol dyluniadau electroneg heddiw.
Gydag integreiddio tynnach, mae'r angen am fwy o gysylltiadau corfforol rhwng cydrannau, dyfeisiau, byrddau, paneli neu geblau allanol yn cynyddu. Mae cydgysylltu systemau electronig yn ddibynadwy yn dasg fawr, yn enwedig o ran cymwysiadau heriol mewn cymwysiadau awyrofod, milwrol a diwydiannol.
Yn y dyfodol, bydd ceir ymreolaethol a cherbydau awyr di-griw yn gofyn nid yn unig rhyng-gysylltiadau dibynadwy a gwydn ond hefyd gysyniadau cryno ac ysgafn ar gyfer dylunio mecanyddol. O ran cysylltwyr dibynadwy iawn, mae'r bidog cylchol gwreiddiol yn cynnal ei gilfach ond mewn llawer o gymwysiadau, mae miniaturization a chrynhoad yn mynnu fersiynau llai a mwy ysgafn o gysylltwyr.
Mae angen cynyddol am systemau sy'n gallu gweithredu mewn amgylcheddau garw, sydd hefyd yn cyfrannu at ddyluniadau cysylltydd sy'n gyfyngedig i ychydig gramau mewn pwysau. Efallai mai awyrofod yw'r cymhwysiad mwyaf hanfodol o ran lleihau pwysau. Un enghraifft yw rhaglen CubeSat o loerennau bach cost isel ac ysgafn, a gafodd ei sefydlu ym 1999 gan Brifysgol Stanford. Mae'n ofynnol iddynt gario masau o ddim mwy na 1.33kg y 10cm3.
Y broses ddethol
Mae cysylltwyr electrofecanyddol yn fwyfwy cymhleth, gan gydymffurfio â rhestr hir o fanylebau megis trin cerrynt DC, graddfa foltedd, inswleiddio a gwrthsefyll cyswllt, colli mewnosod ar amledd penodedig, traws-siarad rhwng dargludyddion, anwythiad rhwng dargludyddion, cynhwysedd cydfuddiannol, a mewnosod mecanyddol. a lluoedd tynnu'n ôl.
O bwysigrwydd cynyddol mae manylebau amgylcheddol megis tymheredd gweithredu, lleithder, sioc, dirgryniad, uchder a gwrthiant yn erbyn cemegolion cyffredin.
Felly mae dylunio a gweithgynhyrchu cysylltwyr wedi tyfu i fod yn faes ar gyfer arbenigwyr sydd ag enw da am warantu signal a phwer cyfanrwydd cynhyrchion.
Beth yw'r heriau?
Er mwyn goresgyn yr heriau y mae cysylltwyr mecanyddol yn eu hwynebu bellach, mae gweithgynhyrchwyr yn gosod sawl pwynt cyswllt. Daw hyn â rhywfaint o gydymffurfiad mecanyddol i sicrhau bod y gwerthoedd gwrthiant cyswllt isel ac anwythiad penodol yn cael eu cynnal o dan amodau dadffurfiad mecanyddol, sioc a dirgryniad.
Y prif bryder yn nyluniad cysylltydd yw darparu rhyngwyneb mecanyddol dibynadwy gydag isafswm diffyg parhad corfforol a thrydanol. Enghreifftiau gwael fyddai mannau problemus DC, neu gamgymhariadau neu golledion rhwystriant AC wrth drosglwyddo amledd uchel.
Mae hanes dylunio cysylltydd yn llawn ymdrechion ar ddyfeisgarwch ond wrth i fachu, integreiddio a'r gostyngiad cydamserol ym dimensiynau'r cysylltwyr barhau, daw heriau newydd i'r amlwg.
Mae cysylltiadau pin twist yn hawdd eu plygio i mewn a'u datgysylltu
Mae datrysiad syml ar gyfer signalau amledd isel a chymwysiadau trosglwyddo pŵer i'w gael yn y dechnoleg twist-pin a gynigir gan Cinch. Daw mewn sawl arddull yn y gyfres Dura-Con (Ffigur 1).
Y syniad yw bwndelu saith llinyn o wifren beryllium-copr aur-blatiog, eu weldio wrth y domen a'u hehangu'n fecanyddol i ffurfio cawell gyda saith pwynt cyswllt ar gael y tu mewn i gyrion pin benywaidd sy'n paru.Defnyddir y dyluniad pin twist hwn yn y cysylltydd petryal Dura-Con a'r Micro-D (MIL-DTL-83513). Wedi'i ffurfweddu fel cysylltydd stribed heb lawer o le a phwysau, mae'r Micro-D (Ffigur 2) yn creu hyd at 60 o gysylltiadau mewn-lein gyda thraw i lawr i 1.27mm. Mae'r broses fewnosod yn ehangu'r cawell gyda gweithred gadarnhaol 'sychu'. Mae tynnu'n ôl yn contractio'r cawell, felly mae'r grym tynnu'n ôl yn parhau i fod yn isel. Mae hyn hefyd yn lleihau'r straen mecanyddol ar y gwifrau i'r cysylltydd.
Datrysiad arall yw technoleg gywasgu o'r enw CIN :: APSE (Ffigur 3). Mae'n barhad o'r syniad o ddarparu cysylltiadau lluosog trwy fwndel arwahanol o wifrau molybdenwm aur-plated, sy'n cael eu bwndelu ar hap. Mae hyn yn golygu bod saith i 11 pwynt cyswllt ar bob pen, a wneir trwy gyffwrdd â pad paru ar ddyfais PCB anhyblyg neu hyblyg neu lled-ddargludyddion.
Mae'r bwndel yn cael ei fewnosod mewn agorfa siâp gwydr awr patent yn y corff cysylltydd polymer hylif-grisial inswleiddio. Mae'r cymwysiadau targed yn cynnwys rhyngwynebau cysylltydd rhwng PCBs, neu PCB i ddyfeisiau arae grid tir (LGA) (fel asics a CPUs). Gall y cyfrif pin I / O fod yn fwy na 7,000 ar lain i lawr i 1.0mm.
Mae cysylltiadau Twist-Pin Dura-Con wedi'u graddio ar dymheredd ar -55 ° C i +135 ° C. Gall pob cyswllt gario 3A ar 600V AC ar lefel y môr. Gwrthiant cyswllt yw 8mΩ ar y mwyaf. Wedi'i raddio ar uchafswm 170g a 11.33g (6.0-owns a 0.4-owns) yn y drefn honno, mae gan rymoedd mewnosod a thynnu'n ôl gymhareb o fwy na 10: 1.
Mae hyn oherwydd effaith ehangu a chrebachu y cawell. Gellir defnyddio'r cyswllt hwn mewn cymwysiadau sy'n gofyn am rwystriant gwahaniaethol rheoledig, gyda cheblau paru ar gyfer cywirdeb signal uchel. Mae profion dilyniant deuaidd ffug-hap (PRBS) ar gyfradd ddata 1.25Gbps wedi profi'r perfformiad hwn, ac mae mesuriadau adlewyrchiad parth amser (TDR) wedi cadarnhau rhwystriant gwahaniaethol o 100Ω.
Ar fylchau 1.0mm (0.04-modfedd), graddir cyswllt cywasgu CIN :: APSE yn 3A i 6A.Mae'r dielectric yn gwrthsefyll 500V DC ar lefel y môr, yr ystod tymheredd gweithredu yw -60 ° C i +105 ° C. Y sgôr sioc yw 100G, gyda phrofion sioc yn cael eu perfformio ar gyfer cwsmeriaid mewn rhai cymwysiadau yn cyrraedd 22,000G a gall wrthsefyll tymereddau mor isel â -200 ° C. Mae'r amrediad amledd yn cyrraedd hyd at 50GHz, tra bod y golled mewnosod yn -0.2dB yn 10GHz a dim ond -1.2dB yn 20GHz.
Mae rhai o nodweddion arwyddocaol eraill y dyluniad yn cynnwys gwerthoedd crosstalk isel iawn rhwng cysylltiadau, ar lai na -25dB. Mae colled dychwelyd yn cael ei fesur fel -19dB ar 10GHz, ac mae'r gwrthiant cyswllt yn llai na 10mΩ gydag anwythiad o lai na 0.5nH.
Ffigur 4: CIN :: APSEconnectors ar gyfer asics,
interposers a interposers RF
Mae'r cyswllt CIN :: APSE ar gael gydag uchder paru o 0.8mm neu 0.032-modfedd, ond gellir ymestyn y hyd effeithiol gyda gwahanol opsiynau o ofodwyr a phlymwyr, sydd wedi'u hintegreiddio yn hyd cyswllt y cysylltydd. Yn y modd hwn, gellir rhychwantu pellteroedd hyd at 25.4mm (un fodfedd). Pan fydd y cyswllt wedi'i fewnosod rhwng dau blymiwr, caiff ei amddiffyn yn fecanyddol rhag trin difrod. Mae'r dechnoleg yn perfformio orau pan ddefnyddir system gywasgu i ddarparu pwysau unffurf ar draws yr arae gyswllt. Gellir cyflawni hyn trwy ddefnyddio trefniant o blatiau, gwanwyn a sgriwiau, fel y gellid ei ddefnyddio i derfynu cylched hyblyg i PCB, neu system LGA nodweddiadol gyda heatsink uchaf a phlât bolster gwaelod rhwng yr LGA a'r PCB. Byddai'n sefydlog gyda sgriwiau stop dan reolaeth a ffynhonnau gyda chyfradd ddiffiniedig i roi dosbarthiad pwysau unffurf.
Gellir ffurfweddu fersiynau personol o'r cynlluniau cyswllt i ofynion ôl troed y cwsmeriaid ynghyd â dyluniad y system gywasgu gyflawn.
Gan fod maint bach, dwysedd uchel a rhyng-gysylltiad dibynadwy mewn cymwysiadau modern wedi disodli cysylltwyr ffit-ffrithiant syml - nad yw'n amlwg yn ddigonol ar gyfer tasgau cyfredol - gall technoleg cysylltydd sydd â therfynell aml-gyswllt gyflawni'r perfformiad gorau posibl o DC i ddegau o GHz.
