滑动接触件、柱状及梁形连接器一直得到很好的应用,只要它们还将在相当长时间内广泛使用,它们的发展前景是完全可见的。设计、制造满足现代化设备需要的高密度、高速连接器变得日益困难。3mil、I/O数量高于1500、速度大于1GHz的性能要求,连接器技术须有实质性的改变。 因特网正将信息时代的最大宽带需求从桌面推向因特网的内...
滑动接触件、柱状及梁形
连接器一直得到很好的应用,只要它们还将在相当
时间内广泛使用,它们的发展前景
完全可见的。设计、制造满足现代化设备需要的高密度、高速连接器变得日益困难。为满足密度低于0.3mil、I/O数量高于1500、速度大于1GHz的
性能要求,连接器技术须有实质性的改变。
因特网正将信息时代的最大宽带需求从桌面推向因特网的内核,对宽带的强烈需求是当今连接器工业众多技术革新的推动力。由于客户需要更高传输速度及更高密度,故互连系统的电气性能变得日益重要,且常常是选择连接器的主导因素。
些年来连接器制造商提高电气性能方法之一是使用另加的接地触点及屏蔽罩来减少串扰。更高封装密度要求取代传统
冲压成形的接触件的生产,而细间距技术则要求将触点簧片冲切而不是
加工成型。像弹性塑料等替代技术作为当今封装要求的互连解决方案正重新受到重视。
金属一弹性塑料及微型加工局部阵列连接器正处于革新之中。但现存技术仍在使用,因为作为低成本的解决方案它们仍具吸引力。Thmas&Betts公司的Z轴解决方案,即已获专利的金属化颗粒互连(MPI)系统将满足用于主机的
微处理器、ASI服务器及I/O数量在400-500之间的高端工作站板连接的要求。MPI技术由内部嵌入金属化颗粒的高温柔性导电聚合物
材料构成。该材料被加工成直径为0.635mm、高1mm的微型圆柱件,且用一个薄
聚酰亚胺基片固定在一个网格状结构中。该基片与封装的硅器件接合面及PCB接地基座成一线。经
机械压缩后,圆柱体形成从封装到PCB的导电通路。该接触件可被上升时间为100ps、频率为2GHz运行的
信号实质穿透。
目前MPI其它方面的应用也在拓展之中,其中包括用MPI技术浸锡、浸银进行压缩端接以及用MPI技术互连背板。FCI公司推出的MEG-Array连接器是市场上唯一的商用BGA封装连接器。用于PentiumII移动接插件及电信设备背板上的MEG-Array系列中的1.27�?.27mm尺寸球栅列已取代标准间距表面安装连接器。为使MEG-Array达到小尺寸、细公差,必须要在冲压、电镀、塑模、打模、装配及检验等环节上做重大改进。一些OEM已经要求连接器制造商研制低成本、高速度解决方案,具体
数要求是:电感>0.5nh;密度<0.5mm;占空度<1.5;速度达到6GHz及(增强型)10GHz。
背板解决方案
频率高达200MHz的条件下,传统背板连接器不存在性能问题。至于当频率从200MHz变换到500MHz,及从500MHz变化到1GHz时,则需要设计诸如填隙、接地插针、屏蔽罩、微带等解决方案。Z轴就是一个针对更高频数字信号的解决方案。针对高速信号、
电源、同轴、光纤、制导及自动
开关等方面的应用,FCI公司推出了Metral HS及HB背板产品。Metral HS是适用于5排或8排组态的微带结构,Metral HB为6排或8组态系列高速信号传输而设计的双重结构,带宽>6GHz,可控上升时间为100ps。
AMP公司推出的Mictor背板连接器插针距为0.5mm,其特点是采用微带结构通过中心电源面/接地面将两排信号接触件分开。Mictor上还设计了缆线到板的连接应用方式。供接通垂直或直角插座连接器用的高性能电缆器件适用于40-100脚,上升时间可达250ps,连接器系统阻抗达50ohm,且信号排之间采用固体接地总线以保证信号的低串扰及高速传输。
AMP公司还供应10排及6排双列微带连接器Z-Pack HS3,此种连接器具有压入配合插头及插座。应用在高端服务、大容量存储及
网络领域,并使部分式板到板的背板互连密度更高、速度更快。(可调阻抗为50 )。
目前高端
CPU、电信及军用设备内正在设计的
电路数据传输速度超过580MB/s。此类高速电路要求连接器满足苛刻的电气规范,串扰率要低于5%。电路速度接近Gbps时要使信号完整,就必须使连接器最大限度降低串扰及线路噪音。Z-Pack Stripline100连接器用于从CPU、
存储器及
控制器卡至高速背板总线的内部互连。Z-Pack Stripline连接器是为60-820脚背板互连而设计。由于信号接触件及接地面采用微带结构,因而实现了阻抗可调功能设计,在上升时间达250ps时电气性能极佳。高性能电缆组件适用于4 80脚,它被接到贯穿整个背板的底座引线。
Rambus插座问题
据推测,未来两年内Rambus供应量不会大幅度上升,完全取代至少得需两年。即使如此,三家主要连接器制造商已经加速供应Rambus插座。AMP、FCI、Electronics及molex已获得RIMM插座(Rambus in-line memory module)生产许可证。这三家公司将独家被许可生产RIMM插座一年。随着存储器从SDRAM向Direct Rumbus发展,存储器市场有望高速增长。据预计,Rambus芯片出货量将从1998年的1万片增至2001年的2亿片。尽管Rambus被寄于很高希望,但正与之竞争的DDR(双数据速率)结构也同样受到支持。一些连接器供应商称,过渡到DDR SDRAM将比过渡到Rambus更容易,且费用更少。另一些供应商现在则称二者均有各自不同的应用市场。DDR可能一开始不贵,但大规模生产Direct Rambus可以大大降低成本,足以吸引像桌面PC等领域的应用。
在AMP公司,插座与内存的互连方案一直是研发问题的关键。就大规模生产来看,1mmRambus可能是真正的挑战,因为电气规模难以满足。新
模块封装技术可能也成了一个因素。
并行向串行转移
高速串行驱动器的适用性及并行总线的限制是导致机箱内外并行方式向串行方式转移的重要原因。
就I/O来说,开发的关键是速度更高及数量更大的串行而非并行结构。当处理器达到很高的运行速度时,系统总线运行速度不会运行很快。由于系统之间占用的数据较多,I/O连接器需要更高的速度。HSSDC(高速串行数据连接器)工业高端标准事实上正在产生。
USB连接器实际上是在最近五年里产生的。USB规范规定两种I/O连接器:A型,一般用于主机;B型,常用于外设上。电缆组件一端配A型连接器插头,另一端配B型连接器插头。这样不管确定哪一个是主机哪一个是外设,均能用USB互连设备。若最大数据速率达12Mbps,则一个USB主机可支持100多个外设。USB有望成为简易的、成本低的低速外设插-拔接口。另一成熟技术1394适用外设,像数码相机、DVD播放机及对宽带要求更高的大容量设备。
光系统
光技术可能是最有前途的连接器技术之一。单个支架内采用光技术是带宽及速度增长的要求。这种技术专业需要不同的电缆及其布线方案的支持。卡到卡的数据传送正在开始占据背板的某些功能,所以机盒到机盒的
通信方式正从同轴电缆向光缆转移。
这种转变具有实际意义,因为现在即使以正常通过系统卡面板输入及输出系统的数据量来看,通信线仍显得过多。所以将连接方式从前I/O转向后I/O,转向盲插背板型连接。以这些部件目前的水平来看,随着先进技术的新应用领域的出现,市场正在剧增。另外电技术向光技术转变使成本下降,因特网增大对宽带的需要也是其中的原因。
光连接发展的第一步是取消用于前I/O的连接器,制造盲插型连接器插入到后I/O。SC、FC及ST型连接器一直与单光纤接头一起使用,此外还实现了微型化。今年AMP已推出了用于2mmHM连接器兼容系统内的基于MU的光器件,尺寸约为SC、FC、ST型光连接器的1/4。其套管直径为1.25mm。单光纤连接器总体上已降至标准尺寸的1/4。下一步是基于MT阵列光连接器的唯一连接器方案—NTT组织制定的多光纤连接器。AMP重新设计了MPO以便能如背板盲插连接器一样工作,从而取代隔板连接器。对于更多的双重LIGHTRAY MPX光连接器来说无论单模还是双模,其单套管内均设有2-12光纤脚,插入损耗<0.35dB,且性能同单套管连接器一样出色。这种方法可用于2mmHM,HS3及其它大部分高密度连接器。
现代化的电光连接器共用一个插卡边缘,并贯穿同一背板,空间成了非常需要考虑的因素。因此密集的布局方案是光系统的关键。单模连接器扇形卡箍可在50mm插卡边缘容纳48根光纤,这与传统光连接器2-3条线路比较是非常密集的。与小型光纤连接器如MU及LC比较密集度基至增大了6倍。
AMP公司新近开发的扇形卡箍术目前仅供LIGHTRAY MPX连接器用,未来的双脚Duplex型在单模卡箍中可支持到24根光纤。至2000年底所支持的光纤数将增加一倍并将投入生产,从而使Duplex型卡箍术支持的光纤数将增加到48根,扇形卡箍术将增至96根。由于均采用这些相同卡箍术,
们不必改变背板。2000年插入损耗将为现在大型阵列连接器所达水平的1/3。
现在标准型及大型阵列光连接器成本基本上处于同一价位。购买高密度连接器成本上并不占优势。光器件的产量增长很快,大规模应用为期不远,这将使成本降低,低耗连接器将以去年标准元件的价位推出。这对用户来说是个福音。
未来的连接器技术
速度和密度的不断增长对连接器及整个连接器/电缆组件提出更大需求。统一的互连系统比以往任何时候更受到关注。用户日益关注互连器件供应商能否将连接器屏蔽罩及电缆集成起来。3M公司最近开发出了高速MDR数字数据传输系统,这是一种专为最大限度降低高性能数字数据传输应用领域中产生的串扰、变形及EMI干扰而设计的互连系统。
电子工业界必须放弃选择分立元件的观念,以“系统”的概念选择元件。如果电子工业界要保证更高性能的应用要求,系统方式将是必不可少的。FCI公司向用户提供的是增值服务,如提供包括电缆器件、专用模块及光器件封装等在内的整套解决方案。MetaGig及Gigabit Link分别是FCI推出的I/O及背板的高速电缆解决方案。AMP认为从总体实况着眼对于互连设计是非常重要的,AMP测验了介电常数、损耗角正切值、轨迹宽度及长度各不相同的各种裸板的信号速度范围,该公司还测试了通过背板的板到板信号速度传输范围,并观察了高速信号运行时的AMPHS3连接器的性能。
目前,裸板上最大数字信号速度约1.2Gbps,在未来几年内该速度有望达到10Gbps。标准的裸板
绝缘材料结构、铜结构、及互连设计结构将问鼎它所能承受的更高电路运行速度的极限。测试结果表明:若单板上为微带结构电路,运行速度达9.6Gbps,现在可用的绝缘材料仍能在允许的水平下工作,当以该速度进行多板互连时,线
路及连接器性能均下降。当前AMP正加大研发力度包括改进线路及连接器的设计方法以满足高信号速度的需要。互连技术正变得非常复杂,从卡盒内引出的光纤数成百上千,它不再仅仅是点到点的敷设。因此需要用光背板印制
光电路来处理这类问题,AMP公司由此开发出了LIGHTRAY OFX光纤产品系列。
对于光基板的连接,现采用熔焊
工艺,而不是用低温焊将器件、连接器焊接到电路上。由于光器件不能弯曲、变形,我们最终选择了带状引线将电路引到连接器以便将连接器置入背板内或盒内或DWDM板内各种卡中。
LIGHTRAY OFX内分立的、线路已确定的光纤终边是高密度MPX连接器。这些产品1999年底已开始上市。单个系统内3.5~7万条光纤不可能以传统的单个光纤、装套电缆的模式来处理。确定光纤线路方式已出现新变化,即从单个点到点电缆转向带光线路的带状电缆。
