隨著時鐘速度的增加需要信號調(diào)理

看看下一班商務航班上坐在你旁邊的人。雖然您的旅行套裝可能不一定包含它們，但他或她的公文包庫可能包括PC或PDA以及不比家庭大小的口香糖大得多的手機。這種小型化和便攜式產(chǎn)品的市場不斷增長，超過其前幾個月的功能，正在推動內(nèi)部連接器的尺寸 - 就像繼電器和開關(guān)的配套元件技術(shù)中看到的那樣(DN11/3/97)。材料的進步，以及新的制造技術(shù)和設計配置正在推動縮小尺寸的努力。

目前，PCI標準總線連接需求正在滿足提高產(chǎn)品處理密度的巧妙策略。封裝改進設備包括Elco(Huntingdon，PA)夾層卡連接器系統(tǒng)，通過將PCI卡與8至15毫米高的并行堆疊配對，可以定制主機CPU板。根據(jù)工程總監(jiān)John Ashman的說法，這些板對板連接采用堅固的葉片接觸配置，可實現(xiàn)安全的夾層板配合。其他PCI改編包括該公司的Compact PCI連接器，

隨著移動通信和其他設備(如PC和PDA)將更多功能集成到越來越小的封裝中，Ashman指出，阻抗匹配的金屬屏蔽在未來可能還不夠。原因是隨著時鐘速度的增加需要信號調(diào)理。“標準引腳插座阻抗正在成為設計人員必須應對的阻抗預算的主要部分，”他說，因為其他元件的阻抗正在下降。此外，對于許多電流連接器，從連接器到連接器的阻抗不一致，而在將來，

由于許多連接器的時鐘速度要求超過300 MHz，阻抗匹配不僅包括線到線匹配，還包括信號調(diào)整。因此每一行需要一個電感，電容或電阻。“所有這些都必須與基本連接器放在同一個外殼內(nèi)，”Ashman補充道。“由于體積非常重要，因此無法增加阻抗匹配連接器的尺寸。”在某些便攜式設備中，I / O連接器已經(jīng)是顯示屏后面的最大組件。“直到現(xiàn)在，由于成本的原因，阻抗匹配一直是軍隊和Cray的奢侈品，”Ashman說。作為第一步，

電源管理至關(guān)重要隨著設備的縮小，可用的電源必須是husbanded。通過提高基本電池壽命，降低電源互連電阻和降低板載功耗，可以延長使用壽命。用電部件，例如PDA，包括微處理器，硬盤驅(qū)動器和顯示器。隨著閃存取代硬盤驅(qū)動器和顯示效率的提高，連接器可能成為高于現(xiàn)在大約10%功率預算的主要流量。目前標準接觸式連接器的電阻約為3 {OMEGA}，金屬觸點的成本較高，約為{OMEGA}。在將來，

材料和新設計正在引領(lǐng)縮減規(guī)模。具有較高介電常數(shù)的新型可流動聚合物可以在較薄的部分中模塑，以獲得更緊密的針腳。壁厚接近0.005英寸是可能的，低于那個三倍。Ashman補充說，在更薄的剪切(切割)邊緣上定位配合觸點而不是更寬的沖壓側(cè)會減小銷的寬度。

尺寸不是影響連接器設計的唯一因素。隨著電子設備越來越多地取代許多應用中的機械系統(tǒng)，設計人員發(fā)現(xiàn)它們不是一對一的精確替代品。在諸如洗衣機和洗碗機之類的設備中，機械系統(tǒng)通常位于頂部面板和門內(nèi)，其中條件包括苛刻的熱量，濕度和沖擊。為了在這些環(huán)境中生存，包括連接器在內(nèi)的電子設備必須更加堅固且充分密封。

AMP(哈里斯堡，賓夕法尼亞州)最近為其現(xiàn)有的Mate-N-Lok連接器系列推出了防濺和浸入式密封件。該系統(tǒng)使用TeflonTM密封模板圍繞從每個連接器半部的后端出來的電線，以及具有三個脊的插入件用于實際的連接器接口。使用Teflon部件，如果連接器松開，密封功能不會被破壞。作為可適用于現(xiàn)有連接器的附件，每條配線的成本僅為0.15美元，而專用連接器的每條線路成本為0.50美元。

M-N-Lok概念的新改編Mini-Universal 2在連接器塊的每一側(cè)都有一個模制銷，其中插入了電線。每個銷都位于其線鎖帽的每側(cè)上的相應槽中，其形成配合接口。甚至在它們被咬合在一起以形成用于配合的脊狀連接器之前，帽和塊不能彼此移除并丟失。獨特的注塑機在兩側(cè)以及頂部和底部都具有可動模具，允許在單個模具中生產(chǎn)附接的銷和槽件。

性別彎曲。同樣，Phoenix Contact(賓夕法尼亞州哈里斯堡)在其倒置Mini-Combicon縮小引腳間距接線端子連接器中展示了設計legerdemain。以前可用于更大間距，更高功率的控制面板應用，這些PCB連接器可通過適配器進行性別切換。這種可互換性允許許多板對板和板/線配合布置和幾何形狀，以及線對線配合。無需更改原始電纜或電路板連接的性別。

最后，這些設備的用戶可能正在尋找哪些連接器開發(fā)?Poly-Flex Circuits(克拉斯頓，羅德島州)營銷經(jīng)理Robert Boyes提供了一個觀點。“對于柔性電路制造商而言，直接互連多個電路板是未來幾年的驅(qū)動因素，”他說。這種電路的厚度減小和復雜性的增加將決定“柔性友好”的連接器 - 即，不需要龐大且昂貴的附加封裝來使“柔性”適應剛性板或其他電子硬件。

MEMS這個詞

連接器制造商繼續(xù)推動引腳數(shù)量增加和引腳間距下降，同時需要適應不斷增長的數(shù)據(jù)速率。根據(jù)AMP公司技術(shù)辦公室(賓夕法尼亞州哈里斯堡)的主管兼高級技術(shù)顧問Barry Cammarata的說法，在世紀之交之后，應該有新的技術(shù)可以將引腳數(shù)量和密度以及時鐘頻率提高幾個數(shù)量級。 。

“在五年內(nèi)，IC插座的I / O數(shù)量將在2,000到3,000之間，”他指出。“由于這么多的銷釘，插入和拔出的力要求太大，需要轉(zhuǎn)換到更復雜，更昂貴的零力設計。”時鐘頻率從當前數(shù)字到GHz范圍至少增加三倍 - 規(guī)定信號特性，包括串擾，開關(guān)噪聲，串聯(lián)和并聯(lián)終端 - 增加了連接器設計的復雜性。

解決這些關(guān)鍵互連問題的一種技術(shù)集是基于集成電路制造技術(shù)的MicroElectroMechanical Systems(MEMS)。“雖然集成電路利用硅的電氣特性，但MEMS器件利用了機械和電氣特性，”Cammarata指出，“包括微型電機，泵，開關(guān)，執(zhí)行器，傳感器和鏡子 - 所有這些都可以與CMOS電子電路集成在同一芯片上。“

MEMS微加工方法包括：

通過蝕刻去除硅晶片材料的批量微機械加工。

犧牲表面微機械加工，其將材料添加到晶片表面并從晶片表面移除它們。通常，將二氧化硅層氣相沉積在表面上，然后化學蝕刻成所需的形狀。

Lithogafie Galvanik Abeforming(LIGA) - 來自德國的光刻，電鑄和成型 - 使用X射線光刻，微電鍍和微成型在硅上創(chuàng)建具有亞微米分辨率的“高”結(jié)構(gòu)。這些結(jié)構(gòu)具有幾微米的橫向尺寸和高達1,000微米的高度。

目前，為了減少連接器引腳間距，一些公司正在開發(fā)具有Z軸運動但沒有X軸或Y軸接觸擦拭的“Z軸”接觸裝置。Cammarata說，這些是“與凸點，點或?qū)佑|點的接觸”，引腳間距低至0.1 mm。“MEMS微電子器件可以將引腳間距從Z軸器件的引腳間距降低100到1,000倍，同時保持良好的機械和電氣特性。

MEMS微通道可以在很寬的電壓范圍內(nèi)工作，從未來許多互連中預期的1V以下到某些機械執(zhí)行器所需的數(shù)百伏電壓。它們的片上電子設備可以滿足極高速信號的許多苛刻要求。

下一代。但Cammarata表示，即使在MEMS成熟之前，繼任者正在迅速轉(zhuǎn)向技術(shù)領(lǐng)域。這種新的碳 - 而不是硅基技術(shù)可以將電子和機械組件的尺寸減小到分子尺度。它取決于富勒烯的物理和化學性質(zhì) - 富勒烯的一種形式 - 六角形中60個原子的球形晶格結(jié)構(gòu)中的碳。該結(jié)構(gòu)被稱為buckminsterfullerene(或“buckyballs”)，因為它與Buckminster Fuller創(chuàng)建的測地圓頂相似。“

雖然純C60是絕緣體，但是一旦巴基球摻雜有堿金屬，它們就會導電，并且填充結(jié)構(gòu)變成3-D有機導體。“這表明形成單片，納米電子器件或系統(tǒng)的可能性，除了光電導，發(fā)光或磁阻特性外，還具有絕緣，半導體，導電或甚至超導特性的區(qū)域，”Cammarata說。

至于這種系統(tǒng)內(nèi)部和之間的互連，他指出富勒烯可以包括具有增加的碳原子數(shù)的結(jié)構(gòu)。“隨著更多的原子被包括在內(nèi)，球體伸長并變成帶帽的管子，也可能是開口型的。稱為”buckytubes“或”nanoubes“，它們比鋼更堅固，并且有人猜測它們最終會生產(chǎn)出來。所需長度，公里及以上!Cammarata得出結(jié)論：“在室溫下導電率為銅的10到100倍的納米管是可能的。