增强可穿戴设备性能，连接技术与时俱进

电子发烧友网报道（文/李宁远）可穿戴技术近几年已经发展成为名列前茅的成长型产业之一，物联网技术的应用和智能移动设备的涌入让人们切身感受到了新技术新产品给生活带来的改变，加速了可穿戴设备的发展。

 

从通用连接到可穿戴专用连接

 

其实早前用于可穿戴设备的各类连接器并没有可穿戴专用这个概念，此时用于可穿戴设备的连接器，大多数厂商都是采用套用平板电脑、智能手机连接器的方案。虽然泛用但是实现基本的连接需求还是没问题的。

 

随着可穿戴设备向小型化发展，加之节能、数据传输高效以及无线连接等各种功能的加入，要求用于可穿戴设备的连接器不仅尺寸要更小，电性能也要更出色。原本标准的通用连接器在尺寸、美观和技术适配性上逐渐跟不上可穿戴设备的发展的需求。

 

其中，最主要的推动力还是电源和数据的外部连接需求的提升。设备尺寸越来越小，接地和电池连接的难度越来越高，为了方便可穿戴设备的电源连接，弹片式连接、浮动电池互连、弹簧探针等连接方式被开发了出来。

 

这个潜力巨大的市场自然不会被厂商忽视，针对可穿戴设备设计的连接器主要瞄准天线、传感器、电源、电池连接、板对板、线对板和可移动存储设备的连接进行设计，在市场需求的推动下，各类可穿戴设备专用的连接器被开发了出来。

 

可穿戴设备中的天线组件

 

对于外部输入/输出（I/O）元件，天线在实现可穿戴设备无线连接方面发挥了重要作用。在可穿戴设备领域，几乎所有东西都开始处于移动状态，其挑战在于天线的形状和尺寸，变得越来越小，越来越复杂。

 

现在的可穿戴设备天线方案也有使用传统方法的办法，不过显然用于3D天线的MID（模制互连器件）和LDS（激光直接成型）等制造技术能带来更多好处，毕竟天线互连器件在保证终端设备信号和功率完整性很重要。

 

MID技术能在注塑成型的塑料壳体的表面上，制作有电气功能的导线、图形，并直接在壳体上安装元器件并使其电气互连，从而实现电路板的电气互连功能、支承元器件功能和塑料壳体的支撑、防护功能以及由机械实体与导电图形成结合而产生的屏蔽、天线等功能集成于一体。

 

不同的MID工艺在最小线宽、加工速度、线路精细度等参数上体现出不一样的效果，如Laser Direct Stucturing工艺在三维布局能力上非常出色，但其原材料成本偏高；Laser Resist Imaging工艺成熟成本低，但制造环节相对复杂而且三维布局能力稍差；Aerosol Jet工艺则能够将线路处理得很精细，对基材表面的要求不高，但是加工速度慢、导线导电率低的问题。根据设备应用场合，合适地选择MID的具体工艺对于可穿戴设备天线设计很重要。

 

而LDS激光直接成型技术是按照导电图形的轨迹控制激光的运动，将激光投照到模塑成型的三维塑料器件上，在几秒钟的时间内，活化出电路图案。LDS技术在制造上很稳定，一致性好、精度高、耐用性高、故障率低，而且制造流程相对较短，无需电路图形模具，节省了很多时间。

 

与PCB上受限的二维相比，从三维上实现设计与布线功能，能够帮助可穿戴设备天线在更小的设计尺寸中提供更好的带宽和效率。

 

LDS加MID，利用激光蚀刻由复合树脂制成的模制塑料零件表面，将3D设计转移到器件上或者在器件上直接成型，把电气和机械元件集成到越来越小的互连设备中，更好的机电性能、射频性能，以及屏蔽性能让可穿戴设备可以实现更多以往无法实现的新功能，是目前的可穿戴连接技术风向之一。

 

目前全球的头部连接器厂商也在推进开发一种透明、几乎可以隐形的适用于未来可穿戴设备天线的解决方案。

 

增强可穿戴设备性能的连接

 

为了增强可穿戴设备的连接性能，其他需要连接组件的应用也在不断升级匹配可穿戴设备的发展趋势。

 

对于充电、扩展坞连接应用，弹片式连接和弹簧探针目前应用的也很不错。弹簧针外形能够做得很小巧，而且也能提供足够的可靠性和耐用性。而各种尺寸的弹片则应用于可穿戴的接地连接，能够提供EMI噪声和静电防护，并隔离振动。

 

可以看出不论各种应用的连接器怎样提高性能，其前提都是保证小尺寸。这一点在多个PCB（刚性和柔性）连接中同样适用。可穿戴设备电路中板到板的距离越来越小，板对板联连接器必须间距足够小才能保证空间的紧凑，还不能舍弃功率和信号传输性能。

 

随着移动设备的复杂性和功能性增加，对具有多个天线、更高数据速率和更高工作频率的更薄器件的需求也随之增加。间距越来越小的FFC/FPC连接器的应用给可穿戴设备提供了合适的选择，在小间距下提供足够的可靠性。

 

不仅仅是微型化，柔性连接器也开始往高频高速发展，通过增加接线层和弹性结构设计来构成线路的阻抗，形成高速传输的电路，满足高频高速传输需求，为可穿戴设备在提供节省空间的连接之外进一步增强设备性能。

 

SIM卡连接器正在成为可穿戴设备的重要组成部分，如微型SIM（2FF）、微型SIM（3FF）以及微型SIM＋SD连接器的组合。在可穿戴设备的内存连接上，各种微型、可拆卸的卡连接器给设备带来了灵活性。

 

小结

 

可穿戴设备大多是小型化设备，小型化设备自然十分看重低功耗、高耐用、更轻便这些特性，这些需求也要求可穿戴设备中的连接器需要具有一些不同于其他领域的特性。专用可穿戴设备的连接也在这些需求的推动下蓬勃发展。