隨著時(shí)鐘速度的增加需要信號(hào)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(kù)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(jī)。這種小型化和便攜式產(chǎn)品的市場(chǎng)不斷增長(zhǎng)，超過(guò)其前幾個(gè)月的功能，正在推動(dòng)內(nèi)部連接器的尺寸 - 就像繼電器和開(kāi)關(guān)的配套元件技術(shù)中看到的那樣(DN11/3/97)。材料的進(jìn)步，以及新的制造技術(shù)和設(shè)計(jì)配置正在推動(dòng)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(jìn)設(shè)備包括Elco(Huntingdon，PA)夾層卡連接器系統(tǒng)，通過(guò)將PCI卡與8至15毫米高的并行堆疊配對(duì)，可以定制主機(jī)CPU板。根據(jù)工程總監(jiān)John Ashman的說(shuō)法，這些板對(duì)板連接采用堅(jiān)固的葉片接觸配置，可實(shí)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(dòng)通信和其他設(shè)備(如PC和PDA)將更多功能集成到越來(lái)越小的封裝中，Ashman指出，阻抗匹配的金屬屏蔽在未來(lái)可能還不夠。原因是隨著時(shí)鐘速度的增加需要信號(hào)調(diào)理。“標(biāo)準(zhǔn)引腳插座阻抗正在成為設(shè)計(jì)人員必須應(yīng)對(duì)的阻抗預(yù)算的主要部分，”他說(shuō)，因?yàn)槠渌淖杩拐谙陆?。此外，?duì)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(lái)，

由于許多連接器的時(shí)鐘速度要求超過(guò)300 MHz，阻抗匹配不僅包括線到線匹配，還包括信號(hào)調(diào)整。因此每一行需要一個(gè)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(gè)外殼內(nèi)，”Ashman補(bǔ)充道。“由于體積非常重要，因此無(wú)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(duì)和Cray的奢侈品，”Ashman說(shuō)。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(guò)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(zhǎng)使用壽命。用電部件，例如PDA，包括微處理器，硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)器和顯示器。隨著閃存取代硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)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(diǎn)的成本較高，約為{OMEGA}。在將來(lái)，

材料和新設(shè)計(jì)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(dòng)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(gè)三倍。Ashman補(bǔ)充說(shuō)，在更薄的剪切(切割)邊緣上定位配合觸點(diǎn)而不是更寬的沖壓側(cè)會(huì)減小銷(xiāo)的寬度。

尺寸不是影響連接器設(shè)計(jì)的唯一因素。隨著電子設(shè)備越來(lái)越多地取代許多應(yīng)用中的機(jī)械系統(tǒng)，設(shè)計(jì)人員發(fā)現(xiàn)它們不是一對(duì)一的精確替代品。在諸如洗衣機(jī)和洗碗機(jī)之類的設(shè)備中，機(jī)械系統(tǒng)通常位于頂部面板和門(mén)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(jiān)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(gè)連接器半部的后端出來(lái)的電線，以及具有三個(gè)脊的插入件用于實(shí)際的連接器接口。使用Teflon部件，如果連接器松開(kāi)，密封功能不會(huì)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(gè)模制銷(xiāo)，其中插入了電線。每個(gè)銷(xiāo)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(dú)特的注塑機(jī)在兩側(cè)以及頂部和底部都具有可動(dòng)模具，允許在單個(gè)模具中生產(chǎn)附接的銷(xiāo)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(jì)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(guò)適配器進(jìn)行性別切換。這種可互換性允許許多板對(duì)板和板/線配合布置和幾何形狀，以及線對(duì)線配合。無(wú)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(kāi)發(fā)?Poly-Flex Circuits(克拉斯頓，羅德島州)營(yíng)銷(xiāo)經(jīng)理Robert Boyes提供了一個(gè)觀點(diǎn)。“對(duì)于柔性電路制造商而言，直接互連多個(gè)電路板是未來(lái)幾年的驅(qū)動(dòng)因素，”他說(shuō)。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(lái)使“柔性”適應(yīng)剛性板或其他電子硬件。

MEMS這個(gè)詞

連接器制造商繼續(xù)推動(dòng)引腳數(shù)量增加和引腳間距下降，同時(shí)需要適應(yīng)不斷增長(zhǎng)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(jí)技術(shù)顧問(wèn)Barry Cammarata的說(shuō)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(shí)鐘頻率提高幾個(gè)數(shù)量級(jí)。 。

“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(xiāo)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(jì)。”時(shí)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(hào)特性，包括串?dāng)_，開(kāi)關(guān)噪聲，串聯(lián)和并聯(lián)終端 - 增加了連接器設(shè)計(jì)的復(fù)雜性。

解決這些關(guān)鍵互連問(wèn)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(jī)械和電氣特性，”Cammarata指出，“包括微型電機(jī)，泵，開(kāi)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(guò)蝕刻去除硅晶片材料的批量微機(jī)械加工。

犧牲表面微機(jī)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(lái)自德國(guó)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(dá)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(kāi)發(fā)具有Z軸運(yùn)動(dòng)但沒(méi)有X軸或Y軸接觸擦拭的“Z軸”接觸裝置。Cammarata說(shuō)，這些是“與凸點(diǎn)，點(diǎn)或?qū)佑|點(diǎn)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(shí)保持良好的機(jī)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(lái)許多互連中預(yù)期的1V以下到某些機(jī)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(hào)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(jī)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(gè)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?yàn)樗cBuckminster Fuller創(chuàng)建的測(cè)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(huì)導(dǎo)電，并且填充結(jié)構(gòu)變成3-D有機(jī)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(shuō)。

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(zhǎng)并變成帶帽的管子，也可能是開(kāi)口型的。稱為”buckytubes“或”nanoubes“，它們比鋼更堅(jiān)固，并且有人猜測(cè)它們最終會(huì)生產(chǎn)出來(lái)。所需長(zhǎng)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。