隨著時鐘速度的增加需要信號調(diào)理

看看下一班商務(wù)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(shè)計配置正在推動縮小尺寸的努力。

目前，PCI標(biāo)準(zhǔn)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(shè)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(shè)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(biāo)準(zhǔn)引腳插座阻抗正在成為設(shè)計人員必須應(yīng)對的阻抗預(yù)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(shè)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(shè)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(yù)算的主要流量。目前標(biāo)準(zhǔn)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(shè)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(shè)計的唯一因素。隨著電子設(shè)備越來越多地取代許多應(yīng)用中的機械系統(tǒng)，設(shè)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(shè)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(shè)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(yīng)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?fàn)钸B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(shè)計legerdemain。以前可用于更大間距，更高功率的控制面板應(yīng)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(shè)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(fù)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(yīng)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(yīng)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(jì)之交之后，應(yīng)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(fù)雜，更昂貴的零力設(shè)計。”時鐘頻率從當(dāng)前數(shù)字到GHz范圍至少增加三倍 - 規(guī)定信號特性，包括串?dāng)_，開關(guān)噪聲，串聯(lián)和并聯(lián)終端 - 增加了連接器設(shè)計的復(fù)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(xué)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(yù)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(shè)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(xué)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(dǎo)電，并且填充結(jié)構(gòu)變成3-D有機導(dǎo)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(dǎo)，發(fā)光或磁阻特性外，還具有絕緣，半導(dǎo)體，導(dǎo)電或甚至超導(dǎo)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(dǎo)電率為銅的10到100倍的納米管是可能的。