Adapter les connecteurs aux exigences croissantes de la miniaturisation électronique

La miniaturisation est devenue un enjeu technique majeur dans pratiquement tous les scénarios de fabrication impliquant des composants électroniques. Les ingénieurs de conception d'aujourd'hui intègrent de plus en plus de fonctionnalités dans des facteurs de forme existants ou plus petits afin d'optimiser les performances dans des espaces restreints.

Bien que l'optimisation des performances puisse varier d'un marché à l'autre, elle implique typiquement une combinaison de communications plus rapides, de débit de données plus élevé, de fonctionnalités plus sûres et d'expérience utilisateur améliorée.

Par exemple, les consommateurs recherchent des appareils mobiles à la fois légers et réactifs, qui soient faciles à transporter partout. Les constructeurs automobiles qui conçoivent des véhicules électriques (VE) doivent optimiser le poids global pour parcourir le plus de kilomètres possible après chaque recharge. Les patients qui utilisent des dispositifs médicaux corporels ont besoin de systèmes à la fois extra-plats et durables, sans compromettre les fonctionnalités connectées.

Les fonctionnalités connectées constituent un élément clé dans chaque cas d'utilisation. Tous les types de connecteurs électriques, de l'alimentation à la transmission de signaux, permettent un échange de données efficace au sein d'un système ou d'un dispositif. Si les connecteurs ne peuvent pas présenter un format suffisamment réduit tout en offrant des fonctionnalités accrues, il est impossible d'obtenir des conceptions plus petites et plus efficaces. En particulier, le pas d'un connecteur influence de manière considérable la taille mécanique. Pour les conceptions miniaturisées, le pas doit diminuer tout en continuant de prendre en charge des densités supérieures qui répondent aux exigences de vitesse et de performances en constante évolution.

Par ailleurs, la conception du type de connecteur approprié pour une application spécifique peut avoir des impacts significatifs sur le facteur de forme et les performances globales. De nombreux facteurs affectent les interconnexions plus petites, notamment le besoin de fonctionnalités polyvalentes, l'adaptabilité, le blindage d'intégrité des signaux, la gestion thermique et l'optimisation de la capacité.

Répondre aux préoccupations d'assemblage

Au-delà de la fabrication, l'utilisation de composants simplifiés implique de relever d'autres défis en matière de connectivité. Ces défis incluent les suivants :

• Problèmes d'assemblage : les connecteurs ultracompacts peuvent être difficiles à assembler pour les humains en raison de leur petite taille, souvent comparable à celle d'un grain de riz. Il est donc difficile d'évaluer la force de raccordement et de visualiser les géométries de disposition sur les cartes à circuit imprimé. Même les connecteurs légèrement plus grands peuvent être positionnés d'une manière qui les rend difficiles à voir, ce qui augmente le risque de désalignement et peut entraîner des problèmes de sécurité ou de performances.
• Préservation des performances : les connecteurs plus petits sont également plus fragiles et peuvent facilement se casser s'ils ne sont pas manipulés avec soin. Cela rend l'assemblage plus complexe et plus long, qu'il soit effectué manuellement ou à l'aide de machines. L'effort nécessaire pour assembler les connecteurs doit être soigneusement dosé pour éviter d'endommager les broches et d'engendrer des coûts supplémentaires.
• Production à haut volume : lorsque les ouvriers de ligne de production doivent manipuler des milliers de connecteurs par jour, les défis mentionnés ci-dessus peuvent devenir de plus en plus significatifs. Les mouvements répétitifs à haut volume peuvent entraîner des erreurs d'assemblage et même des problèmes musculosquelettiques susceptibles de nuire à la productivité. Des études ont en fait révélé que les blessures liées aux mouvements répétitifs lors de l'assemblage coûtent chaque année des milliards de dollars aux employeurs.

Répondre à divers besoins

De nombreuses industries et applications sont concernées par la miniaturisation, et aucun connecteur « universel » ne peut répondre à tous les besoins. Les concepteurs doivent donc avoir accès à un large éventail d'options de connecteurs pour répondre aux besoins spécifiques de leurs applications.

Pour s'adapter à de nombreux besoins de conception, Molex propose un portefeuille complet de mini-connecteurs et micro-connecteurs, notamment les suivants :

Connecteurs Micro-Fit : ces solutions de connexion compactes peuvent supporter des températures de fonctionnement atteignant 125°C et fournir la puissance nécessaire dans des configurations fil-à-fil et fil-à-carte. Elles présentent un pas de 3,00 mm et sont disponibles en plusieurs tailles de circuit et longueurs de câble. Une fonctionnalité optionnelle de garantie de positionnement des bornes (TPA), comme celle du connecteur Micro-Fit 1451320303 (Figure 1), contribue à réduire les risques de déconnexion des bornes, tandis que la conception à faible force de raccordement (LMF) favorise l'ergonomie.

Figure 1 : Connecteur Micro-Fit 1451320303 de Molex intégrant une fonctionnalité de garantie de positionnement des bornes pour réduire les risques de déconnexion des bornes. (Source de l'image : Molex)

• Connecteurs Nano-Fit : disponibles en configurations fil-à-carte et fil-à-fil, ces connecteurs d'alimentation polyvalents présentent un pas de 2,50 mm, des bornes d'embase entièrement protégées, des options de codage couleur et de détrompage qui permettent un raccordement correct, ainsi qu'une fonctionnalité TPA.
• Connecteurs HDMI : lorsque l'espace disponible est limité, ces solutions de connectivité permettent d'améliorer la vitesse et l'adaptabilité dans une empreinte réduite.
• Connecteurs Quad-Row : parfaitement adaptés aux smartphones, aux montres connectées, aux dispositifs de réalité virtuelle et autres systèmes où l'espace est restreint, ils présentent une disposition de circuit décalée, comme le connecteur Quad-Row 2033900323 (Figure 2), qui positionne les broches sur quatre rangées avec un pas de contact de signal de seulement 0,175 mm.

Figure 2 : Le connecteur Quad-Row 2033900323 à 32 positions de Molex présente une disposition de circuit décalée pour les applications à espace restreint. (Source de l'image : Molex)

• Connecteurs Flat Flexible Cable (FFC) et Flexible Printed Circuit (FPC) Easy-On : disponibles avec une vaste combinaison d'actionneurs, de tailles de pas et de tailles de circuit, ils offrent une connectivité fiable et robuste ainsi qu'une flexibilité de conception lorsque l'espace est limité. Par exemple, les connecteurs FPC série LA75 ultracompacts offrent un pas de 0,30 mm et sont parfaits pour répondre aux besoins de conditionnement étroit.
• Connecteurs Mini50 : disponibles en versions étanches ou non étanches à une ou deux rangées, ils sont conçus pour s'adapter à davantage de circuits électriques à faible courant dans les environnements intérieurs des véhicules de transport. Les ingénieurs automobiles font état d'un gain d'espace de 50 % par rapport aux connecteurs USCAR traditionnels de 0,64 mm.
• Connecteurs SlimStack : connecteurs carte-à-carte extra-plats à pas fin, conçus pour les applications à espace restreint dans différents marchés. Ils sont disponibles en différentes options de pas et hauteurs d'empilement pour optimiser l'adaptabilité.
• Systèmes de connecteurs PicoBlade : dotés d'un pas de 1,25 mm, ces connecteurs polyvalents, comme l'embase de circuit imprimé PicoBlade 0533980367 (Figure 3), conviennent à une variété d'applications et sont fréquemment utilisés dans les marchés automobiles, industriels et de l'électronique grand public.

Figure 3 : Les embases de circuit imprimé PicoBlade série 53398 présentent un pas de 1,25 mm. (Source de l'image : Molex)

• Connecteurs Pico-Clasp : ces connecteurs sont adaptés aux applications fil-à-carte et au raccordement sécurisé, avec un pas de 1,00 mm et une disponibilité en plusieurs tailles de circuit.
• Connecteurs Micro-Clasp : ces connecteurs fil-à-carte compacts, avec un pas de 2,00 mm, présentent une conception à double contact pour une connectivité fiable.
• Connecteurs CLIK-Mate : conçus pour les applications qui nécessitent un facteur de forme compact avec un nombre de broches plus élevé, ces connecteurs fil-à-carte offrent une conception à verrouillage positif et une grande variété de tailles de circuit.

Conclusion

La miniaturisation dans la fabrication électronique nécessite des connecteurs de plus en plus petits capables de prendre en charge toujours plus de fonctionnalités. Molex propose une gamme de connecteurs miniatures qui aident les concepteurs à atteindre leurs objectifs et à relever les défis de performances et d'assemblage liés à des facteurs de forme plus petits pour diverses applications dans de multiples secteurs.