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增強可穿戴設(shè)備性能,連接技術(shù)與時俱進

Robot Vision ? 來源:電子發(fā)燒友網(wǎng) ? 作者:李寧遠 ? 2023-10-02 00:02 ? 次閱讀
電子發(fā)燒友網(wǎng)報道(文/李寧遠)可穿戴技術(shù)近幾年已經(jīng)發(fā)展成為名列前茅的成長型產(chǎn)業(yè)之一,物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用和智能移動設(shè)備的涌入讓人們切身感受到了新技術(shù)新產(chǎn)品給生活帶來的改變,加速了可穿戴設(shè)備的發(fā)展。
從通用連接到可穿戴專用連接
其實早前用于可穿戴設(shè)備的各類連接器并沒有可穿戴專用這個概念,此時用于可穿戴設(shè)備的連接器,大多數(shù)廠商都是采用套用平板電腦、智能手機連接器的方案。雖然泛用但是實現(xiàn)基本的連接需求還是沒問題的。
隨著可穿戴設(shè)備向小型化發(fā)展,加之節(jié)能、數(shù)據(jù)傳輸高效以及無線連接等各種功能的加入,要求用于可穿戴設(shè)備的連接器不僅尺寸要更小,電性能也要更出色。原本標準的通用連接器在尺寸、美觀和技術(shù)適配性上逐漸跟不上可穿戴設(shè)備的發(fā)展的需求。
其中,最主要的推動力還是電源和數(shù)據(jù)的外部連接需求的提升。設(shè)備尺寸越來越小,接地和電池連接的難度越來越高,為了方便可穿戴設(shè)備的電源連接,彈片式連接、浮動電池互連、彈簧探針等連接方式被開發(fā)了出來。
這個潛力巨大的市場自然不會被廠商忽視,針對可穿戴設(shè)備設(shè)計的連接器主要瞄準天線、傳感器、電源、電池連接、板對板、線對板和可移動存儲設(shè)備的連接進行設(shè)計,在市場需求的推動下,各類可穿戴設(shè)備專用的連接器被開發(fā)了出來。
可穿戴設(shè)備中的天線組件
對于外部輸入/輸出(I/O)元件,天線在實現(xiàn)可穿戴設(shè)備無線連接方面發(fā)揮了重要作用。在可穿戴設(shè)備領(lǐng)域,幾乎所有東西都開始處于移動狀態(tài),其挑戰(zhàn)在于天線的形狀和尺寸,變得越來越小,越來越復(fù)雜。
現(xiàn)在的可穿戴設(shè)備天線方案也有使用傳統(tǒng)方法的辦法,不過顯然用于3D天線的MID(模制互連器件)和LDS(激光直接成型)等制造技術(shù)能帶來更多好處,畢竟天線互連器件在保證終端設(shè)備信號和功率完整性很重要。
MID技術(shù)能在注塑成型的塑料殼體的表面上,制作有電氣功能的導線、圖形,并直接在殼體上安裝元器件并使其電氣互連,從而實現(xiàn)電路板的電氣互連功能、支承元器件功能和塑料殼體的支撐、防護功能以及由機械實體與導電圖形成結(jié)合而產(chǎn)生的屏蔽、天線等功能集成于一體。
不同的MID工藝在最小線寬、加工速度、線路精細度等參數(shù)上體現(xiàn)出不一樣的效果,如Laser Direct Stucturing工藝在三維布局能力上非常出色,但其原材料成本偏高;Laser Resist Imaging工藝成熟成本低,但制造環(huán)節(jié)相對復(fù)雜而且三維布局能力稍差;Aerosol Jet工藝則能夠?qū)⒕€路處理得很精細,對基材表面的要求不高,但是加工速度慢、導線導電率低的問題。根據(jù)設(shè)備應(yīng)用場合,合適地選擇MID的具體工藝對于可穿戴設(shè)備天線設(shè)計很重要。
而LDS激光直接成型技術(shù)是按照導電圖形的軌跡控制激光的運動,將激光投照到模塑成型的三維塑料器件上,在幾秒鐘的時間內(nèi),活化出電路圖案。LDS技術(shù)在制造上很穩(wěn)定,一致性好、精度高、耐用性高、故障率低,而且制造流程相對較短,無需電路圖形模具,節(jié)省了很多時間。
PCB上受限的二維相比,從三維上實現(xiàn)設(shè)計與布線功能,能夠幫助可穿戴設(shè)備天線在更小的設(shè)計尺寸中提供更好的帶寬和效率。
LDS加MID,利用激光蝕刻由復(fù)合樹脂制成的模制塑料零件表面,將3D設(shè)計轉(zhuǎn)移到器件上或者在器件上直接成型,把電氣和機械元件集成到越來越小的互連設(shè)備中,更好的機電性能、射頻性能,以及屏蔽性能讓可穿戴設(shè)備可以實現(xiàn)更多以往無法實現(xiàn)的新功能,是目前的可穿戴連接技術(shù)風向之一。
目前全球的頭部連接器廠商也在推進開發(fā)一種透明、幾乎可以隱形的適用于未來可穿戴設(shè)備天線的解決方案。
增強可穿戴設(shè)備性能的連接
為了增強可穿戴設(shè)備的連接性能,其他需要連接組件的應(yīng)用也在不斷升級匹配可穿戴設(shè)備的發(fā)展趨勢。
對于充電、擴展塢連接應(yīng)用,彈片式連接和彈簧探針目前應(yīng)用的也很不錯。彈簧針外形能夠做得很小巧,而且也能提供足夠的可靠性和耐用性。而各種尺寸的彈片則應(yīng)用于可穿戴的接地連接,能夠提供EMI噪聲和靜電防護,并隔離振動。
可以看出不論各種應(yīng)用的連接器怎樣提高性能,其前提都是保證小尺寸。這一點在多個PCB(剛性和柔性)連接中同樣適用??纱┐髟O(shè)備電路中板到板的距離越來越小,板對板聯(lián)連接器必須間距足夠小才能保證空間的緊湊,還不能舍棄功率和信號傳輸性能。
隨著移動設(shè)備的復(fù)雜性和功能性增加,對具有多個天線、更高數(shù)據(jù)速率和更高工作頻率的更薄器件的需求也隨之增加。間距越來越小的FFC/FPC連接器的應(yīng)用給可穿戴設(shè)備提供了合適的選擇,在小間距下提供足夠的可靠性。
不僅僅是微型化,柔性連接器也開始往高頻高速發(fā)展,通過增加接線層和彈性結(jié)構(gòu)設(shè)計來構(gòu)成線路的阻抗,形成高速傳輸?shù)碾娐?,滿足高頻高速傳輸需求,為可穿戴設(shè)備在提供節(jié)省空間的連接之外進一步增強設(shè)備性能。
SIM卡連接器正在成為可穿戴設(shè)備的重要組成部分,如微型SIM(2FF)、微型SIM(3FF)以及微型SIM+SD連接器的組合。在可穿戴設(shè)備的內(nèi)存連接上,各種微型、可拆卸的卡連接器給設(shè)備帶來了靈活性。
小結(jié)
可穿戴設(shè)備大多是小型化設(shè)備,小型化設(shè)備自然十分看重低功耗、高耐用、更輕便這些特性,這些需求也要求可穿戴設(shè)備中的連接器需要具有一些不同于其他領(lǐng)域的特性。專用可穿戴設(shè)備的連接也在這些需求的推動下蓬勃發(fā)展。
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