공간 제한이 있다면, 세계 최소형 기판 간 커넥터 활용

스마트폰, 웨어러블 기기, 사물 인터넷(IoT) 설계, 스마트 홈 기기가 더 작은 크기에 더 우수한 성능을 제공하도록 진화하고 있는 가운데, 시장에서는 그보다 더 많은 기능을 요구하고 있습니다. 이로 인해 설계자는 새로운 기능을 추가하기 위해 설계를 더욱 축소해야 하는 문제에 직면하게 됩니다. 그러한 고민 중 하나가 바로 어떻게 하면 신뢰성을 저하시키지 않고 기판 간 커넥터의 크기를 축소할 수 있는가입니다.

그 답을 찾기 위해 Molex는 장치 설계자, 연성 인쇄 회로 공급업체 및 자체 계약업체와 협력하여 고유한 접근 방식인 4열 기판 간 커넥터를 고안했습니다. 이 제품은 세계 최소형 기판 간 커넥터 제품군으로, 공간 제약이 있는 설계를 위한 제품입니다.

Molex 4열 기판의 차별점

커넥터의 크기를 줄이는 유일한 방법은 접점들을 더 밀착시키는 것이라는 물리 법칙에는 변함이 없습니다. 여기서 한계는 접점 간격이 업계 표준 납땜 피치인 0.35mm 이하로 줄어들면 제조 과정에서 특별한 처리가 필요하다는 것입니다. 대량 소비자용 장치 제조업체는 이러한 옵션을 택할 수가 없습니다. 이미 연결성 혁신의 선두주자인 Molex는 이 문제를 해결하기 위해 리소스를 투입하여 고밀도 4열 기판 간 커넥터를 개발했습니다.

그림 1: Molex 4열 기판 간 커넥터는 접점을 4열에 걸쳐 배치하는 스태거형 회로 레이아웃을 사용합니다. 그 결과 0.175mm 접점 피치를 제공하면서 원하는 0.35mm 납땜 피치를 유지할 수 있습니다. (이미지 출처: Molex)

그림 1의 오른쪽 리셉터클에서 쉽게 볼 수 있는 바와 같이 커넥터가 각 측면의 접점을 물리적으로 엇갈린 쌍으로 분할합니다. 각 측면의 외부 접점은 표준 납땜 피치인 0.35mm 간격으로 배치되어 있습니다. 내부의 접점은 0.175mm의 접점 피치만큼 오프셋되어 있지만 간격이 외부 접점과 마찬가지로 0.35mm입니다. 그 결과 커넥터 양쪽의 접점 간격이 0.175mm에 가까워졌지만 제품의 제조 가능성은 저하되지 않습니다. 대신 표준 표면 실장 0.35mm 납땜 피치를 유지합니다.

커넥터를 축소하면 분명히 강도와 신뢰성이 저하될 수 있었을 것입니다. Molex는 내부 아머와 그림에 표시된 인서트 몰딩 파워 네일로 견고성을 보장하여 대량 제조 및 조립 중에 핀이 손상되지 않도록 보호합니다. 또한 Molex는 플러그와 리셉터클 간 결합 정렬을 넓게 설계하여 적절한 위치에 쉽게 배치할 수 있도록 하여 쉽고 안전한 결합과 매우 낮은 접점 파손률을 보장합니다.

이러한 접점들로 인해 안정적인 회로 작동이 가능해집니다. 신호 접점은 30밀리옴(mΩ)의 접점 저항으로 최대 0.3암페어(A)의 전류를 지원합니다. 20mΩ의 접점 저항을 가진 파워 네일 접점은 3A 전류를 처리할 수 있는 정격으로, 소형 폼 팩터에서 고전력을 원하는 고객의 요구 사항을 충족할 수 있습니다.

스태거형 레이아웃 덕분에 전반적인 표준 커넥터에 비해 커넥터 길이가 30% 줄어드는 효과가 발생합니다.

그림 2: 4열 스태거형 설계로 접점 간격을 표준 커넥터의 절반으로 줄이고 전체 길이를 30% 줄일 수 있습니다. (이미지 출처: Molex)

Molex는 현재 32핀과 36핀의 두 가지 커넥터 구성을 제공합니다. 32핀 버전에는 Molex 2033890323 리셉터클과 Molex 2033900323 플러그가 포함되며 포시된 크기로 알 수 있는 바와 같이 매우 크기가 작습니다. 리셉터클과 플러그는 모두 공칭 너비 1.94mm, 길이 4.835mm, 깊이 0.5mm이며, 결합 시 전체 높이는 0.6mm입니다.

36핀 버전에는 Molex 2033890363 리셉터클과 Molex 2033900363 플러그가 포함되며 36접점 커넥터 부품의 크기는 공칭 너비 1.94mm, 길이 5.185mm, 높이 0.5mm이며, 결합 시 전체 높이는 0.6mm입니다.

접점 수가 더 많은 커넥터 세트도 곧 출시될 예정입니다.

이러한 커넥터의 기하학적 효율성 덕분에 향후 설계에 추가 기능을 제공하는 데 필요한 부품과 하드웨어를 위한 매우 가치 있는 인쇄 회로 기판(PC 기판) 공간을 확보할 수 있게 되었습니다.

몇 가지 배경 자료를 읽어보니 Molex는 2020년부터 기존 고객을 지원하기 위해 5,000만 개 이상의 4열 커넥터를 출하한 것으로 나타났습니다. 이와 같은 오랜 경험을 바탕으로, 모든 프로젝트에 중요한 요소인 입증된 고품질 제품과 안정적인 배송을 보장합니다.

결론

매일 폼 팩터가 축소되는 문제에 직면해 있는 가운데, Molex와 같은 주요 기판 간 커넥터 공급업체가 설계자의 작업을 조금 더 수월하게 지원해줄 실행 가능한 솔루션을 개발 중이라는 사실은 매우 고무적입니다. 4열 기판 간 커넥터의 컴팩트한 크기와 안정적인 성능은 점점 더 소형화되는 PC 기판과 플렉스 어셈블리를 필요로 하는 다양한 응용 분야에 이상적입니다. 현장에서 입증된 이러한 커넥터를 사용하면 스마트 워치, 휴대폰, 웨어러블 및 다양한 IoT 장치와 같은 장치의 소형화 요구 사항을 충족할 수 있는 기회를 거의 무한하게 창출할 수 있습니다.