울트라 러기드 커넥터에서 볼 수 있는 기술 발전

최근 집 주소가 바뀌면서 이삿짐센터 직원이 셋톱박스(STB) 뒷면에서 HDMI 커넥터를 분리하는 것을 목격했습니다. 이사 '전문가'라는 직원들은 커넥터에 나사가 고정되어 있다는 사실을 깨닫지 못한 채 케이블과 커넥터가 계속 당겨 분리시켰습니다. 전문가라는 사람들이 제 항의에도 불구하고 원래 고정되어 있어야 하는 것을 계속 잡아당겼다는 사실도 놀랍고, 커넥터가 마침내 숨을 거둘 때까지 얼마나 오래 버텨낼 수 있었는지도 놀라웠습니다.

무선 기술이 현대 사회에서 중요한 역할을 하고 있지만, 아직까지는 여전히 유선 세상입니다. 무선 대역폭은 계속 증가하고 있지만 대부분의 경우 금속 도체의 대역폭에는 범접하지 못합니다. 무선 연결은 지난 수년 동안 대폭 개선되었지만 설정이 까다롭고 작동 시 예측이 불가능할 수 있다는 단점이 있는 반면 유선은 견고하고 설치가 간단하며 신뢰성이 매우 높습니다.

또한 전선과 커넥터는 상호 불가결한 관계입니다. 커넥터는 무선 칩, 마이크로 컨트롤러 또는 고속 메모리 장치처럼 화려하지는 않지만,첨단 제조 기술과 소재를 사용하여 제작되면서도 중요한 역할을 하고 또한 경쟁력 있는 가격으로 제공되어야 합니다. 커넥터는 현대 전자 기기의 작동을 유지하는 숨은 영웅입니다.

중요성이 증대하고 있는 커넥터

전문성이 결여된 이사 전문가들에 대한 짜증을 가라앉힌 후, 커넥터가 수년에 걸쳐 조용히 그리고 끊임없이 진화해 온 과정을 생각해 보았습니다. 제가 설계 엔지니어로 일하던 시절 커넥터는 비교적 덜 정교한 장치였습니다. RS232가 최첨단으로 여겨졌고, USB는 완전히 진기한 기술이었고, HDMI는 커넥터 디자이너의 마음을 움직일 만한 것도 아니었습니다. Samtec의 USBR-A-S-F-O-VU와 같은 USB-A 커넥터는 오랜 세월을 견뎌온 제품입니다(그림 1).

그림 1: USBR-A-S-F-O-VU와 같은 유서 깊은 USB-A 커넥터는 비교적 단순한 장치로 30년 가까이 잘 사용되어 왔습니다. (이미지 출처: Samtec)

커넥터는 일반적으로 설계를 위해 가장 마지막으로 선택되는 구성 요소 중 하나이며, 옵션에 대해 자세히 조사하는 경우는 거의 없습니다. 그럼에도 불구하고 장비에 문제가 발생하면 커넥터를 가장 먼저 탓했습니다 케이블을 분리했다가 다시 결합하면 오실로스코프가 잘못 작동하는 경우가 있었지만, 압착이 불량하고 핀이 부러지는 경우가 너무 흔해서 커넥터가 완전히 고장 나는 경우가 많았습니다. 하지만 적어도 금이 간 부분을 뜯어 땜납을 발라 만족스러운 수리를 할 수 있었습니다.

이제는 상황이 달라졌습니다. 최신 HDMI 및 기타 고속 커넥터는 더 많은 핀, 더 미세한 피치, 더 높은 신호 무결성, 더 넓은 대역폭을 제공함으로써 빠르게 진화하는 통신 표준에 발맞춰야 합니다. 소비자 수리는 거의 옵션이 아니지만, 다행히도 품질 표준은 가장 단순한 커넥터도 가장 까다로운 작동 조건과 수년간의 반복적인 결합 및 분리에도 고장 없이 견딜 수 있도록 보장하기 때문에 수리가 필요하지 않습니다.

첨단 기술을 보여주는 커넥터

최근에 출시된 Samtec의 일부 제품은 커넥터 기술이 얼마나 발전했는지 보여주는 좋은 예입니다. 이름에서 알 수 있듯이 URSA I/O 울트라 러기드 케이블 시스템은 높은 신뢰성과 높은 결합 주기의 울트라 러기드 응용 제품을 대상으로 합니다. 예를 들어 B1SDT-10-28-H-10.0-1은 케이블 장착형 20위치 직사각형 소켓 대 소켓 커넥터입니다. 이 커넥터는 금도금된 베릴륨-구리 접점이 특징이며 253VAC에서 핀당 3.8A의 정격 전류가 제공됩니다(그림 2).

그림 2: Samtec의 B1SDT-10-28-H-10.0-1은 울트라 러기드 응용 제품을 대상으로 하는 직사각형 소켓 간 커넥터입니다. (이미지 출처: Samtec)

커넥터 시스템의 핵심은 CC508-01-H-M URSA I/O 크림프 접점입니다(그림 3). 이 커넥터에는 4개의 연결 지점을 제공하는 하이퍼볼로이드 접점이 있어 낮고 안정적인 전기 저항, 삽입 및 탈착력 감소, 진동과 충격에도 일관된 성능, 많은 수의 결합 주기를 보장합니다.

그림 3: 4개의 연결 지점을 제공하고 낮고 안정적인 전기 저항을 보장하는 Samtec의 하이퍼볼로이드 접점. (이미지 출처: Samtec)

URSA 제품군의 케이블 간 및 케이블 기판 간 솔루션은 소형 폼 팩터에서 안정적인 연결을 제공하므로 고밀도 연결이 가능합니다. 전자기 간섭(EMI) 차폐가 신호 저하를 제한하여 견고한 성능을 제공합니다. 5G 네트워킹, 산업, 의료, 방송 등 광범위한 응용 분야를 위해 설계되었으며 2열 공간 절약형 디자인에 1.00밀리미터(mm) 피치를 제공하며 우주 비행에도 사용할 수 있을 만큼 견고합니다.

P1PDT-10-28-H-10.0-B1은 커넥터의 패널 실장 버전입니다. 이 유형을 사용하면 1RU 패널에서 최대 1,450개의 총 I/O(29개 케이블 x 50개 I/O)를 고밀도로 연결할 수 있습니다(그림 4).

그림 4: URSA 패널 실장 소켓을 사용하면 1RU 패널에서 최대 1,450개의 총 I/O를 고밀도 연결할 수 있습니다. (이미지 출처: Samtec)

결론

커넥터가 신호 경로의 아킬레스건이었던 시대는 오래 전에 지나갔습니다. Samtec과 같은 제조업체가 제공하는 오늘날의 커넥터는 첨단 소재 및 전자 기계 기술이 사용되어 심지어 우주와 같은 열악한 환경의 가장 까다로운 조건에서도 강력한 성능, 신뢰성 및 신호 무결성을 보장합니다. 물론 이는 사용자가 약간의 기계적 공감 능력이 있다는 전제하에 이루어집니다. 모든 것에는 한계가 있으니까요.