Omnetics Connector Corporation a enregistré une croissance exponentielle de ses ventes pour sa gamme de connecteurs Metal Nano-D, développée conformément à la norme militaire 32139 pour des interconnexions robustes, compactes et haute densité. Les connecteurs Nano-D se distinguent par leur pas de 0,635 mm, contrairement aux connecteurs Micro-D, deux fois plus grands.
Globalement, le marché des connecteurs est en pleine croissance dans six domaines regroupés sous l'acronyme FESTER, qui signifie « Plus rapide », « Blindé contre les interférences électromagnétiques », « Plus petit », « Robuste », « Facile à verrouiller » et « Conception et livraison rapides ». Le connecteur Nano-D répond à toutes ces exigences et peut être rapidement adapté aux critères de conception de chaque client ou application.
Parmi les applications qui stimulent la demande en nanotechnologies figurent les dispositifs électroniques portables, utilisés dans de nombreux secteurs, de l'alpinisme aux troupes au sol. L'électronique intégrée aux casques et gilets des soldats permet aux militaires de maintenir un contact permanent avec le contrôle du champ de bataille et de recevoir des cartes, des images et d'autres informations cruciales.
Un autre domaine d'application qui alimente l'essor du connecteur Nano-D est celui des drones (UAV), principalement en raison de la demande en matière de robustesse et de légèreté. Pour les mêmes raisons, les fabricants de robots adoptent également le Nano-D. Ce connecteur est notamment capable de fournir un courant de 3 A par broche si nécessaire, et il peut simultanément gérer des données de traitement de signaux différentiels à haute vitesse, comme les signaux USB jusqu'à 5 Gbit/s.
Perspectives d'avenir :
L'un des axes majeurs d'Omnetics est la miniaturisation poussée du traitement numérique du signal à haute vitesse. Ce domaine est prioritaire car il devrait voir se développer des systèmes Ethernet ultra-portables, des ordinateurs monocartes, des systèmes de surveillance portables capables de capturer d'importants volumes de données, ainsi que des technologies de puces émergentes axées sur le traitement de données à des vitesses toujours plus élevées.
Parmi les nouveaux produits disponibles figurent des connecteurs HDMI et USB-C plus petits et plus robustes que leurs homologues standard. Il est fréquent d'avoir besoin d'un connecteur USB standard à une extrémité d'un câble en cuivre et d'un connecteur haute densité à l'autre. C'est pourquoi Omnetics collabore étroitement avec différents concepteurs de câbles afin d'atteindre un nouveau niveau d'innovation et de performance, surpassant les produits commerciaux actuellement disponibles.
À juste titre, les ingénieurs concepteurs s'intéressent de près aux caractéristiques des connecteurs et câbles hybrides : ils permettent de réduire le nombre de câbles dans le système, d'optimiser l'espace au niveau du raccordement au module et, au final, de réaliser des économies. Chez Omnetics, les connecteurs hybrides privilégient les configurations rapides et personnalisées, intégrant diverses technologies de signal dans un seul connecteur et un seul câble.
Conceptions spéciales :
Bien qu’Omnetics propose plusieurs connecteurs hybrides standard, la réduction constante des délais entre la conception et la mise en production amène l’entreprise à collaborer davantage avec des concepteurs qui cherchent à répondre à des critères spécifiques. Par exemple, il est fréquent de devoir combiner alimentation, signal et vitesse dans un même connecteur.
Dès réception de cette exigence, Omnetics collabore étroitement avec l'ingénieur concepteur afin de déterminer l'amplitude de chaque type de signal et la puissance nécessaire pour optimiser les performances et la fonctionnalité du connecteur pour chaque application. Le processus débute généralement par la conception d'un connecteur standard micro ou nano, avant de modifier l'isolation, les broches et le support. Un logiciel de modélisation 3D est utilisé pour accélérer cette phase du projet, et une fois la conception finalisée, elle est transmise directement au client. Après validation, un outil de prototypage rapide est utilisé pour usiner les trous nécessaires dans l'isolation afin que les broches s'insèrent correctement dans les supports sélectionnés.
Il est crucial de disposer d'experts dans les principaux aspects techniques concernés à toutes les étapes de ces projets. Par exemple, lorsque les exigences en matière de vitesse et de puissance sont combinées, la conception des câbles devient un élément clé. Les paires de signaux différentiels à haute vitesse doivent être torsadées ensemble par un procédé d'enroulement qui améliore les performances avant l'ajout des fils de masse. Les trois fils sont ensuite blindés par une feuille métallique afin d'éviter les interférences parasites avec les câbles adjacents. Les signaux d'alimentation sont également connus pour générer du ronflement, du bruit ou de la gigue dans le câble et le connecteur. Par conséquent, les éléments hybrides sont isolés ou placés séparément des câbles de signaux basse tension.
La compacité, la légèreté, la robustesse et la vitesse de transmission élevée des signaux sont quelques-unes des caractéristiques clés des connecteurs hybrides Omnetics. De ce fait, l'intérêt pour ces connecteurs a considérablement augmenté, notamment grâce à la possibilité de développer des prototypes sur mesure pour répondre aux exigences spécifiques des clients. Avec ces connecteurs, les ingénieurs n'ont plus à choisir entre taille et fonctionnalité.
Technologie des puces :
À l'avenir, la technologie des puces pourrait bien être le moteur du développement des câbles et des connecteurs. Il est à noter que la technologie CMOS (semi-conducteur métal-oxyde complémentaire) a atteint des vitesses plus élevées et que le marché propose un plus grand nombre de dispositifs GaAs (arséniure de gallium) et GaN (nitrure de gallium), notamment pour les basses tensions et les faibles courants. Avec l'augmentation des exigences en matière de vitesse et de tension, des câbles et des connecteurs toujours plus petits seront nécessaires.
La miniaturisation des interconnexions et des connecteurs hybrides soulève indéniablement des défis. Lors de l'utilisation de câbles et de connecteurs hybrides, la carte de circuit imprimé doit être conçue pour gérer les différents signaux provenant de sources proches. Les signaux d'alimentation arrivent généralement par l'arrière, tandis que les signaux haute vitesse arrivent par l'avant. Bien que les ingénieurs concepteurs souhaitent tirer parti de la combinaison des signaux et de l'alimentation, ils doivent également gérer les flux de signaux entrants et sortants. De plus, le signal différentiel haute vitesse arrive par une paire de fils ; les deux signaux doivent donc avoir la même longueur pour le processeur. Toute différence dans le temps d'arrivée du signal provoque un décalage du signal, ce qui peut entraîner une pixellisation ou une perte de signal.
Tendances de miniaturisation
La miniaturisation des connecteurs hybrides a accru la demande en systèmes de fixation ou de verrouillage compacts et robustes entre le connecteur et la prise. Il est donc essentiel de gagner de la place et d'éviter l'utilisation d'outils. C'est pourquoi les nouveaux connecteurs de fixation d'Omnetics ont été conçus et testés pour répondre aux mêmes normes de résistance aux chocs et aux vibrations que les anciens connecteurs à vis.
Tout ceci soulève la question suivante : quand la miniaturisation atteindra-t-elle ses limites ? Pour y répondre, il est important de rappeler que la gestion de l’intégrité du signal a toujours été un élément clé de la technologie des connecteurs. Omnetics a testé le nombre de cycles de branchement/débranchement qu’un connecteur peut supporter, une caractéristique essentielle pour évaluer les risques de défaillance. Les connecteurs fabriqués par Omnetics supportent plus de 10 000 cycles de branchement/débranchement sans défaillance, tandis que certains connecteurs miniaturisés concurrents présentent des défaillances bien moins fréquentes.
Enfin, la fixation et la connexion physiques continueront de poser des défis à l'industrie à mesure que la taille des connecteurs diminue. De plus, la robustesse et la fiabilité des câbles, dues à la réduction de la taille des fils de connexion internes et du diamètre du câble, pourraient limiter certaines conceptions. À terme, le couplage inductif par proximité pourrait se généraliser, à l'instar de la recharge de nombreux téléphones portables par simple proximité d'une source d'alimentation.
Auteur : Bob Stanton, directeur technique, Omnetics Connector Corporation
