Alinear los conectores para las crecientes demandas de miniaturización en la electrónica

La miniaturización se ha convertido en una preocupación crítica de ingeniería en prácticamente cualquier escenario de fabricación que involucre electrónica. Los ingenieros de diseño actuales están incorporando progresivamente más rendimiento en formatos existentes o más pequeños para maximizar el rendimiento dentro de espacios limitados.

Si bien la maximización del rendimiento puede variar según los mercados, normalmente implica una combinación de comunicación más rápida, mayor rendimiento de datos, funcionalidad más segura y mejor experiencia del usuario.

Por ejemplo, los consumidores buscan dispositivos móviles livianos, pero con capacidad de respuesta que sean cómodos de llevar a cualquier lugar. Los fabricantes de automóviles que diseñan vehículos eléctricos (EV) deben optimizar el peso total para lograr el máximo kilometraje con cada carga. Los pacientes que necesitan dispositivos médicos portátiles necesitan una comodidad discreta, pero duradera sin comprometer la funcionalidad conectada.

La funcionalidad conectada es una consideración clave en cada caso de uso. Todos los tipos de conectores eléctricos, desde los de alimentación hasta los de señal, facilitan el intercambio eficiente de datos dentro de un sistema o dispositivo. Si los conectores no pueden encogerse lo suficiente y al mismo tiempo permitir una mayor funcionalidad, no hay forma de lograr diseños más pequeños y más eficientes. En particular, el paso de un conector influye significativamente en el tamaño mecánico; para diseños miniaturizados, el paso debe disminuir y aún así seguir admitiendo densidades más altas que cumplan con las demandas de velocidad y rendimiento en constante evolución.

Además, diseñar el tipo de conector apropiado para una aplicación específica puede tener impactos significativos en el factor de forma y el rendimiento general. Una amplia gama de factores impactan en las interconexiones más pequeñas, incluyendo la necesidad de funcionalidad multipropósito, adaptabilidad, protección de la integridad de la señal, gestión térmica y optimización de la capacidad.

Abordar las preocupaciones de ensamblaje

Más allá de la fabricación, existen otros desafíos de conectividad que deben superarse cuando se trabaja con componentes más optimizados. Estos desafíos incluyen:

• Problemas de ensamblaje: los conectores ultracompactos pueden resultar difíciles de ensamblar para los humanos debido a su pequeño tamaño, a menudo comparable a un solo grano de arroz. Esto dificulta la medición de la fuerza de acoplamiento y la visualización de geometrías de diseño en placas de circuitos impresos (placa CI). Incluso los conectores ligeramente más grandes pueden estar ubicados de tal manera que sean difíciles de ver, lo que aumenta el riesgo de desalineación, lo que a su vez podría generar problemas de seguridad o de rendimiento.
• Preservación del rendimiento: los conectores más pequeños también son más frágiles y propensos a romperse fácilmente si no se manipulan con cuidado. Esto hace que el ensamblaje sea más complejo y requiera más tiempo, ya sea que se haga manualmente o con máquinas. El esfuerzo al presionar los conectores debe calibrarse cuidadosamente para evitar dañar los pines e incurrir en costos adicionales.
• Producción de gran volumen: cuando se requiere que los trabajadores de una línea de fábrica manipulen miles de conectores a diario, los desafíos mencionados anteriormente pueden volverse exponencialmente más significativos. El movimiento repetitivo en grandes volúmenes puede provocar errores de ensamblaje e incluso problemas musculoesqueléticos que pueden obstaculizar la productividad. De hecho, los estudios han revelado que las lesiones por movimientos repetitivos relacionadas con el ensamblaje cuestan a los empleadores miles de millones de dólares al año.

Abordar diversas necesidades

Muchas industrias y aplicaciones se ven afectadas por la miniaturización y ningún conector “único” puede abordar todas las necesidades. Por lo tanto, los diseñadores necesitan acceso a una amplia gama de opciones de conectores para satisfacer las necesidades específicas de sus aplicaciones.

Para satisfacer una amplia gama de necesidades de diseño, Molex ofrece una cartera integral de conectores miniaturizados y microconectores, que incluye los siguientes:

Conectores Micro-Fit: estas soluciones de conexión compactas pueden soportar temperaturas de funcionamiento de hasta 125 °C y suministrar energía en configuraciones de cable a cable y de cable a placa. Tienen un paso de 3.00 mm y están disponibles en múltiples tamaños de circuitos y longitudes de cable. Una función opcional de garantía de posición de terminal (TPA), como la del Micro-Fit 1451320303 (Figura 1), ayuda a reducir las probabilidades de que el terminal se salga, y el diseño de baja fuerza de acoplamiento (LMF) favorece la ergonomía.

Figura 1: Un Micro-Fit 1451320303 de Molex incorpora una función de aseguramiento de la posición del terminal para reducir los riesgos de que el terminal se salga. (Fuente de la imagen: Molex)

• Conectores Nano-Fit: disponibles en configuraciones de cable a placa y de cable a cable, estos conectores de alimentación versátiles cuentan con un paso de 2.50 mm, terminales de cabezal totalmente protegidos, codificación por color y opciones de codificación que admiten un acoplamiento adecuado y TPA.
• Conectores HDMI: cuando el espacio disponible es una preocupación, estas soluciones de conectividad ayudan a mejorar la velocidad y la adaptabilidad en un espacio más pequeño.
• Conectores de cuatro filas: ideales para teléfonos inteligentes, relojes inteligentes, dispositivos de realidad virtual y más con limitaciones de espacio; cuentan con un diseño de circuito escalonado como el Quad-Row 2033900323 (Figura 2), que coloca los pines en cuatro filas con un paso de contacto de señal de solo 0.175 mm.

Figura 2: El conector Quad-Row 2033900323 de Molex de 32 posiciones presenta un diseño de circuito escalonado para aplicaciones con limitaciones de espacio. (Fuente de la imagen: Molex)

• Conectores de cable flexible plano (FFC) Easy-On y conectores de circuito impreso flexible (FPC): disponibles con una amplia combinación de actuadores, tamaños de paso y tamaños de circuitos, brindan conectividad confiable y resistente y flexibilidad de diseño cuando el espacio es limitado. Por ejemplo, los conectores FPC de la serie LA75 ultracompactos ofrecen un paso de 0.30 mm y son ideales para necesidades de empaquetado ajustado.
• Conectores Mini50: disponibles en receptáculos sellados o no sellados de una o dos filas, están diseñados para adaptarse a circuitos eléctricos de corriente más baja en entornos de vehículos de transporte interiores. Según se informa, los ingenieros automotrices logran un ahorro de espacio del 50% en comparación con los conectores USCAR tradicionales de 0.64 mm.
• Conectores SlimStack: conectores de placa a placa de perfil bajo y paso fino diseñados para aplicaciones con limitaciones de espacio en una variedad de mercados. Están disponibles en varias opciones de paso y alturas de apilamiento para ayudar a optimizar la adaptabilidad.
• Sistema de conectores PicoBlade: con un paso de 1.25 mm, estos conectores versátiles, como el cabezal de PCB PicoBlade 0533980367 (Figura 3), son adecuados para una variedad de aplicaciones y se usan comúnmente en los mercados de electrónica de consumo, automotriz e industrial.

Figura 3: Los conectores PCB de la serie PicoBlade 53398 tienen un paso de 1.25 mm. (Fuente de la imagen: Molex)

• Conectores Pico-Clasp: estos conectores son adecuados para aplicaciones de cable a placa y acoplamiento seguro, proporcionan un paso de 1.00 mm y están disponibles en varios tamaños de circuitos.
• Conectores Micro-Clasp: estos conectores compactos de cable a placa, con un paso de 2.00 mm, cuentan con un diseño de contacto doble para una conectividad confiable.
• Conectores CLIK-Mate: están diseñados para aplicaciones que requieren un formato compacto con mayor cantidad de pines, estos conectores de cable a placa ofrecen un diseño de bloqueo positivo y una variedad de tamaños de circuitos.

Conclusión

La miniaturización en la fabricación de productos electrónicos requiere conectores cada vez más pequeños que puedan manejar una mayor funcionalidad.  Molex ofrece una gama de conectores miniaturizados que ayudan a los diseñadores a alcanzar sus objetivos y superar los desafíos de rendimiento y ensamblaje de factores de forma más pequeños para diversas aplicaciones en múltiples industrias.