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面向节省空间、高性能解决方案的连接器设计创新

随着移动与可穿戴设备集成更多传感器、摄像头和无线电,PCB 空间变得愈发宝贵。工程师的任务是:如何在更小的空间内提供更强的功能,同时确保在严苛的热力与机械条件下保持性能、良率和可靠性。Molex 直接与领先原始设备制造商 (OEM) 协作,开发出四排连接器设计,可减少 PCB 占用面积,支持紧凑空间内的高电流需求,更能轻松适应大规模应用场景。

连接器设计中的协作创新


在移动设备、可穿戴设备、医疗传感器、智能眼镜、物联网 (IoT) 和汽车摄像头领域,工程师面临的压力越来越大,需要在更小的空间内集成更多功能。PCB 上的每一平方毫米都面临着新增传感器、射频 (RF) 链和更大电池的密集的争夺。为保持竞争力,OEM 需要超细间距连接器,在米粒大小的空间内提供高信号密度、高功率和高耐用性。然而,仅有外形是不够的。新的连接器设计还必须采用现有的表面贴装技术 (SMT)、柔性印刷电路板 (FPC) 和其他标准工厂工艺。

满足这些需求需要超越渐进式改进的连接器创新。Molex 工程师采用跨学科方法,将先进的工具和材料科学与快速协作原型开发相结合。他们成功开发了 0.175mm 间距的四排触点布局,在不牺牲性能的前提下显著减少占用空间。通过与 OEM 和合同制造商的紧密协作,团队优化了每个细节,从低插入力机械结构、镀金铜触点,到确保直接式安装与高速装配兼容性的工具公差,每个细节都经过了改善。

最终,我们打造出一款紧凑、坚固且可立即投入生产的解决方案,它正在彻底改变设计人员对高密度互连系统的认知。Quad-Row 连接器支持高达 4.0A 的电流,可保持稳定的接触电阻,并通过严苛的插拔循环、热力与震动测试,即使在严苛的使用条件下也能提供可靠连接。该平台已在日本、韩国和美国成功通过认证,损耗率低于 1%,目前已实现量产并快速扩展。我们将继续与全球客户共同开发,定义下一代紧凑型、高性能板对板连接器。

Molex Quad-Row 连接器。

重新定义移动设备中的空间


移动设备的功能越来越密集,导致可用的 PCB 空间日趋紧张。工程师面临的压力越来越大,需要在不影响性能或电池寿命的情况下支持更多功能。标准的双排 0.35mm 间距连接器已逼近物理极限,难以在创新需求与有限空间之间取得平衡。随着 AR 可穿戴设备、植入式医疗传感器等新设备类别进一步突破设计极限,这一问题也愈发严峻,需要在超紧凑、高密度互连系统方面取得突破。

为解决这个问题,Molex 凭借其深厚的微型连接专业知识和材料科学领导力,对连接器设计进行重构。通过与 OEM 和制造合作伙伴开展大量拆解分析和创意研讨,Molex 设想出一种全新架构:在相同封装尺寸内实现间距减半与接触排数倍增。

这项创新举措最终成就了 Quad-Row 板对板连接器,该产品采用 0.175mm 四排布局,将 PCB 占用面积减少 30% 以上。该设计可直接替代现有 SMT/FPC 产线,无需新设备或工艺改动即可快速部署。模块化架构更简化了定制流程,使其能灵活适应新兴用例。

Molex 微型连接器总监 Taekeon Park。
“我们开发 Quad-Row 连接器的原因是消费类设备已实现完全封闭封装,客户需要超小型连接器。因此我们构想出米粒大小的微型连接器,帮助他们集成更多功能。”
Taekeon Park
微型连接器总监
Molex

卓越工程


要在四排配置中实现 0.175mm 间距,要求 Molex 工程师突破微型制造技术的极限。在此规模下,保持接触可靠性、插入力与机械对准的难度呈指数级上升。他们还需确保强大的电源与信号完整性,使产品在全生命周期内耐受震动、热应力及反复插拔。将这一构想转化为可扩展、可复制的解决方案,成为公司历史上最复杂的设计制造一体化挑战之一。

Molex 集团产品经理 Kota Kamezaki。
“Quad-Row 是极致节省空间的板对板连接器,其间距仅为现有设计的一半,能将智能手表、手机和可穿戴设备的 PCB 占用空间减少 30% 以上。”
Kota Kamezaki
小组产品经理
Molex

工程团队为此采用了一种新颖的双重注塑工艺,首次注塑形成两排触点,二次注塑则精准对齐并锁定附加排,消除插入误差。这一技术进步得益于跨职能团队在仿真、材料、工具及试生产线验证等领域开展的高强度联合攻坚。团队横跨三大国际研发基地协同工作,快速迭代原型并进行了电气、机械与环境条件的认证测试。与此同时,针对高密度 IoT 环境,团队仍在积极研究小于 0.15mm 间距的架构及坚固耐用的材料。

这种严谨的方法最终成就了米粒大小的连接器:能够在 -40ºC 至 +85ºC 的温度下持续提供 3.0A 至 4.0A 的电流,且在标准 SMT 和 FPC 生产线上的良率损失小于 1%。全球知识转移流程和顺序连接的校准功能确保了多个生产基地的高度可重复性。最终的成果不仅仅是一个组件,更是可扩展的制造突破,这一突破源于深厚的工程人才储备与坚持不懈的攻关精神。

工程师正在讨论制造流程。

协同设计:从原型到突破


减小连接器间距带来的远不止技术障碍,更挑战着新设计与客户现有装配线的兼容性。最微小的对准误差都可能导致良率下降或安装失败。面对包含 OEM 设计团队、合同制造商、PCB 与柔性电路供应商在内的利益相关方复杂网络,Molex 工程师必须提供既满足高密度性能目标,又不牺牲可制造性或影响上市时间的解决方案。

为平衡这些相互竞争的需求,他们依托敏捷的协同开发策略实现协作。快速原型迭代周期、共享工具和实战化设计制造一体化审核,实现了快速反馈与持续改进。涉及产品、工艺、质量及现场应用的全球协调工程团队,与客户站点保持同步运作。标准化的 SMT/FPC 测试夹具使 OEM 能生成实时性能数据,而每周的迭代会议则快速解决从实验室到产线的各类问题,将开发周期缩短一半。

Molex 销售总监 Arash Mikaeeili。
“我们坚持高频次早期验证,通过多种构想、快速原型和客户反馈,快速试错、加速学习,最终达成每年可为数百万设备提供支持的突破性设计。”
Arash Mikaeeili
销售总监
Molex

这种实践性协作孕育的不仅仅是高性能连接器,更构建了可扩展的设计生态系统:通过多站点原型迭代单元、统一测试流程与共享知识库,确保持久稳定的良品率与现场应用的成功。最终的成果是持续开拓新应用领域的硬件创新。Quad-Row 的不同型号目前正在增强现实/虚拟现实 (AR/VR) 显示器和边缘 AI 模块中进行试点。

Quad-Row 全球生产


要量产 Quad-Row 这般精密小巧的连接器,需要全球同步执行。Molex 面临的挑战是在国际制造基地间传递复杂的双重注塑工艺,同时满足领先 OEM 要求的高质量标准。设计团队必须在紧张的生产时间线下工作,既要避免产品上市延迟,又要最大限度降低重新认证风险。

为协调所有环节,Molex 启动了经过验证的知识转移模式:先在静冈进行试点生产,再扩展至鹿儿岛,随后复制到韩国生产基地。每个站点均执行标准的 0.35mm 贴装技术兼容性与自对准连接器特性,以此提升生产效率。全产线实时性能数据支持持续工艺优化,而专门的试产扩量团队则确保工艺工程师、质量负责人与客户支持协同运作,在加速准备工作的同时保持一致性。

如今,Molex 通过三个完全同步的生产中心提供无缝全球供应,实现了 Quad-Row 板对板微型连接器在业内的最高出货量之一。第四生产基地已在规划中,旨在服务医疗与下一代可穿戴设备等不断扩大的市场。

Molex 首席工程师 Daishi Gondo。
“通过两步注塑来构建四个接触排是一项全新的制造技术,得益于与工艺团队的紧密协作,我们将这些挑战转化为了最令人振奋的工程成就。”
Daishi Gondo
首席工程师
Molex

从挑战到连接器


全球首个 0.175mm 间距 Quad-Row 连接器的发展标志着微型连接器创新的大胆飞跃。面对组件密度持续攀升与 PCB 空间不断缩小的挑战,Molex 工程师重新构想了传统连接器架构,实现了突破性设计,将电路板占用面积减少 30% 以上。如今,该解决方案已创下全球出货里程碑,成为同类微型连接器中部署最广泛的产品之一。

客户协作是这一成就的基石。Molex 与 OEM 及制造伙伴紧密合作,使连接器与实际装配线、性能目标和路线图需求保持一致。而频繁的设计审核、迭代原型设计与场地特定测试,帮助将工程概念转化为可扩展的商业成果。

最终成果就是造就了全球最小的连接器,能够在有限的空间内实现最密集的连接。这款微型连接器采用镀金铜合金触点和符合 UL94 V-0 标准的薄型 LCP 外壳,既保障稳健的电气性能,又满足新一代小型化应用对紧凑性与可靠性的需求。

Molex Quad-Row 插座头和插座。

这个第一代成果看似终点,实则是新征程的起点。Molex 始终致力于通过持续改进和更深入的共同开发来推进连接器技术。第二代与第三代 Quad-Row 不同型号已进入试点测试阶段,其增强性能将面向 AR/VR 系统、医疗传感器及下一代 IoT 创新浪潮。

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