5G时代:连接器从材料到设计的新挑战
连接器作为电子链路中不可或缺的器件，是慕尼黑上海站的重点展区之一，吸引了AVIC光电、广濑电气、住友电气、罗森堡等国内外有实力的连接器龙头企业。5G时代的到来，对信号和功率传输提出了“高速高效”的要求，对连接器的材料、性能和设计提出了挑战。最近在慕尼黑举办的连接器创新论坛上，了解到AVIC光电、韦伯合金、KMD等连接器行业专家对5G时代连接器的机遇与挑战的看法。
韦伯合金:智能材料继续为客户创造价值
韦伯合金是中国材料行业领先的先进制造企业，是有色合金新材料中国国家和行业标准的主要制定单位。目前拥有185+专利，17+国家标准。论坛上，韦伯合金带来的主题是:智能材料，持续为客户创造价值，分享连接器材料选材。
连接器的作用是在电路中起到桥梁的作用，实现电信号和信号的低损耗连接。而连接器本身的接触电阻明显高于两个连接部分的接触电阻，是整个链路中比较薄弱的部分。这是目前连接器发展的一个瓶颈。
5G的应用具有“大电流、高电压”的特点。现在的连接器相当于在“路口”聚集了来自“快车道”的功率信号，阻碍了传输速度。为了改变这种情况，在设计连接器时需要考虑许多因素。韦伯合金从选材的角度对此进行了分析。
韦伯合金认为在选材上以导电性和导热性为主。材料的导热系数越高，接触电阻越低，连接器的温升越低，而材料的导热系数越高，传热能力越好，连接器的温升越低。
其次，选材时要考虑材料的力学性能。连接器的机械性能包括屈服强度和弹性模量，它们会影响连接器的保持力。如果夹持力过大，会影响连接器的可分离特性，另外插拔会导致连接器的额外磨损；如果保持力太小，连接器的接触电阻将增加，其可靠性将降低。
最后要考虑耐热性、耐腐蚀性、焊接性能、材料成本、加工成型成本等。根据连接器的使用环境，我们需要从材料的诸多特性中找到一个平衡点。
韦伯合金提到，目前大部分连接器材料使用铜合金，因为铜具有优良的导电性和导热性，可用性和成本，但其强度较差，所以使用铜合金。但实际上，我们目前使用的青铜、白铜、黄铜的导电性和强度是不可兼得的。
为了应对5G应用的发展，连接器材料必须满足高强度和高导电性的要求。因此，韦伯合金正在不断开发涵盖高导电性、高强度以及导电性和强度兼顾的平衡合金。目前Boway合金的解决方案有铜铬锆合金boway18150，boway18160，Boway 18400；铜镍硅合金boway70250，boway70260，boway19010，boway 19005；碲铜合金PW14500等。具有更好的强度、导电性和耐高温性能，适用于汽车、5G通信的高速背板连接器等行业。
KMD:确保5G时代稳定高效的连接
KMD (Cameron)是一家专业提供连接器带材的全球性公司，也是通信连接器材料的国际供应商。其客户包括华为、Amphenol、MOSS、SCI等大型企业。KMD带来的主题是如何在5G时代确保稳定高效的连接。分享5G时代带来的连接器变革和新的制造需求。
5G时代是一个高速互联的时代，万物互联。与4G时代相比，具有新的特点:高频、高速、高稳定；大数据的存储和传输；传输模式下的多端输入输出等。其中，大数据的高速稳定存储和传输成为5G时代越来越关键的技术挑战，要求连接器具有更高的导电性和强度，以保证稳定连接。此外，微型连接器正在成为大势所趋。
5G时代，个人智能消费终端的数量和数据量都在增加。据思科等咨询机构预测，未来5-10年，数据量每年将增长20%，个人消费终端产生的数据量将逐渐增加，预计2030年将达到总数据量的53%。这意味着，未来智能手机、平板电脑、智能穿戴、VR/AR设备等消费终端产品将得到极大发展，同时对数据传输和存储提出了更高的要求。预测2017-2022年，个人智能终端设备增长将达到10%，而数据增长将达到30%。
同时，全球大数据高速处理中心的蓬勃发展将成为必然趋势。据预测，2065，438+06-2024年，大数据中心市场规模将以65，438+07.2%的年复合增长率增长，2065，438+06-2022年，亚太新兴市场将以24%的速度快速增长，成为全球快速增长的地区。
面对数据的快速增长，如何实现连接器的稳定、高速、可靠传输？KMD从材料的角度回答。KMD指出，具有高导电性和高导热性的铜合金是最合适的连接器材料，5G时代对铜合金带材提出了新的要求:高强度/低延伸率/高韧性/高导电性；优良的冲压性能和表面质量；合适的插入力。
以KDM为例，一种新型连接器端子——鱼眼端子，因其无需焊接即可保持稳定连接，在通信连接器领域得到广泛应用，但对原材料的设计和制造工艺要求较高:1。因为需要长期的正压和稳定的接触，所以要求屈服强度高于700MPa，抗应力松弛水平优良(≥80%，120°C/)。2.在制造过程中，0.23-0.25mm的厚度需要减薄到0.15-0.18mm才能成型，因此需要较高的弯曲性能(韧性)(r/t = 2，180)；3.要求数据传输速度更高，因此电导率需要从40%IACS提高到45-60% IACS；4.由于端子的小型化，未来的成型方向可能与铜带的轧制方向平行，所以对材料各向同性的要求越来越高。
综上所述，新型合金材料应具有更高的强度、韧性和导电性，同时对表面要求提出了低粗糙度系数、高硬度、低电阻和长期稳定性等特殊要求。KMD带来的解决方案包括高强度、高导电性、高韧性的C7025合金裸带材，以及具有特殊性能的Sn13(热锡)和Sn28M(SnAg)涂层。
中航光电:高速互连技术发展探讨
AVIC光电是中国领先的连接器企业和“国家认定的企业技术中心”。其产品广泛应用于航空航天、军事电子、新能源汽车、通信和数据中心、轨道交通等领域。AVIC光电带来的主题是高速互连技术的发展，分享高速互连的发展趋势和高速连接器的设计技术。
据IT信息咨询公司IDC预测，2020年全球数据将达到35ZB(1ZB = 109 TB = 1012GB = 1015MB)，预计2025年将达到17MB。对高速连接器的需求将以每年20%以上的速度增长。
以前高速连接器被国际连接器巨头垄断。国产连接器2000年开始接触，真正开始是2010。随着5G通信技术的发展，我国重大工程使用高速连接器的比例逐渐增加，如量子通信和量子计算机、云计算、国家网络空间安全、5G/北斗导航等。
与3/4G相比，5G的传输速率和传输容量提高了10倍以上。在5G架构的支持下，未来的车联网、物联网、自动驾驶都是可能的。跟随5G的步伐，各个技术领域都在向高速方向发展，原有的高速互联产品已经无法承受如此大的数据传输量。
AVIC光电将“高速互联”比作“高速公路”，高速公路为增加交通量所做的改变是增加车道数，提高自行车速度。相对于高速互联产品，3G-5G的发展是一个增加信道数量的过程。5G基站的站数是3G的1000倍，4G的10倍。其次，5G数据信号的传输速度更快，单个信号电平承载的数据更多。
高速连接器的突破是5G可持续发展的基础。AVIC光电指出，它已经实现了单通道25Gpbs。
链路，但也遇到了瓶颈:25Gpbs以上的背板面临着链路损耗增加、散热困难、成本高等问题。25Gpb的发展需要使用更先进更高端的板材，材料成本和加工成本相对较高。同时25Gpb的背板打孔，25 GPB以上的背板散热会更困难。
论坛上，AVIC光电带来了三个解决方案:
第一，传统背板向正交背板的发展
也就是中间背板减少，两块主板互联。优点:正交架构大大减少了业务卡和交换矩阵卡之间的高速信号传输距离(减少了一个背板的距离)，进而链路传输的衰减也会降低，为高速信号的稳定传输提供了硬件架构基础。
二、传统背板向电缆背板的转变:
也就是把背板换成高速线。优点:线缆本身的制造工艺非常成熟，高速线缆本身的损耗远小于PCB，高速线缆可以实现短距离互联通信，因此将是一种性价比高、效率高的互联解决方案。缺点:线缆加工效率低，焊接效率远低于压缩效率。
第三，传统背板转向正交电缆背板方案。
AVIC光电在上述三种方案中已开发出56/112Gpbs，并认为未来第三种方案将是主流。目前，中航光电拥有56Gpbs高速连接产品，包括GF5高速背板连接器、GF5Z高速夹层自插连接器、BGA高速夹层自插连接器等。112Gpbs高速连接产品为GF6系列高速背板连接器和GF6系列高速正交(OD)连接器。
摘要
随着新基础设施的加速，5G赋能各行各业。未来的世界将是智能化、数字化、科学化的，每天都会产生海量的数据，需要通过连接器进行稳定、高速的传输，这对连接器的材质、性能以及整个设计制造过程都提出了挑战。因此，连接器产业链上的企业应该紧跟5G的步伐，提前预测和布局连接器的未来方向，同时意识到未来的产品以个性化为主，无论是材料厂商还是连接器厂商都需要进行数字化转型，与客户进行智能化合作，逐步从连接器厂商转型为应用解决方案提供商，提供更好的产品。