Urządzenia elektroniczne bez wątpienia stają się coraz mniejsze. Na przykład smartfony kiedyś były wielkości cegły, a dziś są to kompaktowe urządzenia kieszonkowe o wymiarach nie większych niż 170 mm. Komponenty muszą teraz mieścić się w ograniczonej przestrzeni, zachowując jednocześnie wysoką wydajność, trwałość i niezawodność.

Aby osiągnąć właściwą równowagę, producenci muszą stosować zaawansowaną inżynierię, innowacyjne materiały i nowoczesne techniki projektowania. Konieczne jest również uwzględnienie specyficznych wymagań branżowych związanych z miniaturyzacją, na przykład wykorzystanie polimerów o wysokiej odporności umożliwiających sterylizację w zastosowaniach medycznych. Ma to kluczowe znaczenie, ponieważ muszą one wytrzymywać wielokrotną ekspozycję na temperatury sięgające 250°C oraz procesy czyszczenia chemicznego.

W branży motoryzacyjnej gwałtowny rozwój elektryfikacji pojazdów i autonomicznych systemów jazdy wymaga stosowania lżejszych złączy wysokoprądowych. Integracja wielu źródeł zasilania w jednym złączu pozwala na tworzenie systemów wysokoprądowych, które zmniejszają masę bez kompromisów w zakresie mocy, często obsługujących napięcia rzędu 1000 woltów (V).

Materiały mają znaczenie

Innowacyjność zaczyna się od materiałów. W przypadku złączy miniaturowych materiały konstrukcyjne muszą spełniać wymagania dotyczące wydajności, masy, trwałości i niezawodności. W związku z tym tradycyjne materiały stosowane w złączach są zastępowane lub modyfikowane.

Materiały kompozytowe i polimery stały się popularnym rozwiązaniem w obudowach i izolacji złączy. Na przykład kompozyty łączą najlepsze właściwości metali i polimerów, gdyż są niezwykle lekkie i charakteryzują się wysoką wytrzymałością mechaniczną. Poprawiają także odporność komponentu na zakłócenia elektromagnetyczne (EMI), co przekłada się na stabilną, zoptymalizowaną pracę.

Innym przykładem innowacji są nanopowłoki. Mając nie więcej niż 2 mikrometry (µm) grubości, tworzą one mikroskopijną warstwę ochronną na miniaturowym złączu i zwiększają odporność na korozję, przewodność oraz trwałość mechaniczną. Te cechy pozwalają na projektowanie mniejszych, ale nadal wydajnych złączy o dłuższej żywotności, które w konsekwencji stają się bardziej opłacalnym rozwiązaniem.

Klucz do zrównoważonego rozwoju

Trend miniaturyzacji złączy doprowadził do gruntownej modernizacji projektowania komponentów, a wraz z tą innowacją pojawiły się możliwości zwiększenia zrównoważonego charakteru branży. Zmianę tę wspierają rygorystyczne przepisy dotyczące ochrony środowiska, inicjatywy przedsiębiorstw na rzecz zrównoważonego rozwoju oraz popyt konsumentów na bardziej ekologiczne urządzenia elektroniczne.

Producenci coraz częściej przechodzą na materiały zgodne z ograniczeniem stosowania substancji niebezpiecznych (RoHS), eliminując w produkcji komponentów metale takie jak ołów (Pb), rtęć (Hg) i kadm (Cd). Zastępuje się je srebrem (Ag) lub niklem (Ni) w procesie galwanizacji i stopem cyna-srebro-miedź (Sn-Ag-Cu) w procesie lutowania, co zmniejsza toksyczność i sprawia, że materiały są bezpieczniejsze w produkcji oraz bardziej przyjazne dla środowiska.

MOŻE ZAINTERESUJE CIĘ TAKŻE

Instalacje elektryczne

Wynalazek, który zwiększył bezpieczeństwo instalacji elektrycznych

Jesienią ubiegłego roku minęło dokładnie 100 lat od pojawienia się wynalazku, który zmienił świat elektrotechniki i położył podwaliny pod bezpieczne korzystanie z energii elektrycznej w budynkach. Tym wynalazkiem był miniaturowy wyłącznik z wyzwalaczem termomagnetycznym.

Silniki elektryczne

Silniki elektryczne jako nieodłączny element automatyzacji procesów produkcyjnych

W czasach, gdy koszty wytworzenia stanowią często „być albo nie być” dla producentów, coraz bardziej znaczącą rolę odgrywa automatyzacja procesów wytwórczych. Nieodłącznym elementem automatyzacji jest element wprawiający w ruch, którego podstawą jest silnik elektryczny.

Zmianie uległy również techniki produkcji, ukierunkowane na zrównoważony rozwój. Miniaturowe złącza wymagają precyzyjnej inżynierii zamiast tradycyjnych procesów obróbki skrawaniem i formowania, które mogą generować nadmierne ilości odpadów materiałowych. Metody druku 3D i precyzyjnego formowania wtryskowego stosowane w produkcji miniaturowych złączy zmniejszają ilość odpadów metalu i tworzyw sztucznych i są wdrażane w całej branży w celu zwiększenia zrównoważonego charakteru produkcji.

Producenci złączy inwestują w energię odnawialną, w tym także lider branży Amphenol. Według raportu na temat energii odnawialnej i zrównoważonego rozwoju za rok 2024 firma osiągnęła 34-procentową redukcję emisji gazów cieplarnianych w zakresach 1 i 2 (metoda rynkowa), znormalizowanych względem przychodów, w roku 2024 w porównaniu z rokiem 2021. W miarę jak czołowe marki przechodzą na bardziej energooszczędną produkcję, popularne złącza, takie jak seria mikrominiaturowych złączy 2M firmy Amphenol w ofercie PEI-Genesis, coraz lepiej wpisują się w dążenie branży do tworzenia zrównoważonych rozwiązań w zakresie złączy.

Trendy branżowe nieustannie otwierają przestrzeń dla innowacji, a miniaturyzacja nie pozostaje w tyle. Mikrozłącza wywierają ogromny wpływ na zastosowania przemysłowe dzięki szczególnym rozwiązaniom konstrukcyjnym, jednocześnie wskazując drogę ku bardziej ekologicznym praktykom produkcyjnym. W przyszłości kluczowe znaczenie będzie miała współpraca między inżynierią, materiałoznawstwem i produkcją, aby utrzymać postęp i realizować dalsze innowacje w dziedzinie zarówno miniaturyzacji, jak i zrównoważonego rozwoju.

Autor: Mark Baptista, inżynier sprzedaży ds. globalnych klientów strategicznych w firmie PEI-Genesis