글로벌 전자제품 리더이자 커넥터 혁신 기업인 몰렉스가 더욱 많은 산업에서 전자 장치 혁신의 새로운 가능성을 열기 위해 역할이 확장되고 있는 견고하고 소형화된 인터커넥트 솔루션을 조사한 보고서를 발간했다.
몰렉스의 보고서 ‘경계를 허물다: 커넥터 설계에서 견고화와 소형화의 결합’에서는 전자 제품의 미래를 형성하는 데 도움이 되는 트렌드, 트레이드오프, 장애물을 제거하는 기술 구현에 대해 살펴보고 있다.
몰렉스의 운송 혁신 솔루션 부문 VP 겸 GM Carrieanne Piccard는 “새로운 차량 플랫폼에서 전자 장치에 대한 수요가 증가하면서 가장 열악한 환경을 견딜 수 있도록 설계된 더 작고 견고한 인터커넥트의 필요성이 강화됐다”며 “이에 따라 소형화된 커넥터의 견고화가 중요한 설계 원칙으로 부상했으며, 최적의 제품 신뢰성, 성능, 수명을 달성하기 위해 부품의 전체 수명 주기에 걸쳐 총체적인 접근 방식이 필요하다”고 말했다.
중요한 연결성 실현
몰렉스의 이번 산업 보고서에 따르면 소형 커넥터는 피치가 2.54mm 이하이며 견고성은 가장 열악한 환경과 기계적 응력을 견딜 수 있는 기능을 가진 것으로 나타났다. 또한 인터커넥트 견고화와 소형화의 융합으로 자동차 산업에서 전기 자동차 및 구역 아키텍처 지원을 중심으로 주요 혁신이 가능해졌다. 보고서는 이 같은 트렌드가 소비자 가전(예: 피트니스 트래커, 스마트워치, 스마트 홈 기기), 산업 자동화(예: 산업용 로봇, 터치스크린, 센서), 의료 기기(예: 내시경, 인슐린 펌프, 웨어러블 건강 모니터) 등 다른 산업 분야로 확산되고 있다고 강조했다.
스마트 농업과 같은 다른 애플리케이션 분야에서도 작고 내구성이 뛰어난 커넥터가 점점 더 많이 채택되고 있다. 센서와 조명이 조밀하게 설치된 수직 농업 시스템에는 습한 환경에서도 중단 없이 작동하는 공간 효율적인 커넥터가 필요하다. 농업용 드론이나 ‘비행 트랙터’에 사용되는 더 작고 가볍고 견고한 커넥터는 습기, 먼지, 부식성 화학 물질에 대한 노출은 물론 극한의 온도와 과도한 진동으로부터 보호하기 위한 것이다.
설계 한계 확장
몰렉스의 보고서는 더욱 작고 가벼우면서 안정적인 커넥터 설계를 이어가기 위해 주요 설계 및 제조 장애물을 제거하는 모범 사례도 살펴보았다. 알루미늄 합금과 특수 고강도 강철, 고성능 폴리머는 뛰어난 내구성과 경량 구조를 제공하지만, 이러한 소재를 복잡한 커넥터 형상으로 가공하려면 미세 성형 및 고정밀 가공부터 레이저 용접이나 선택적 도금까지 전문 기술이 필요한 경우가 많다.
또한 고밀도 피치 레이아웃으로 접점 밀도를 높여 더 작은 장치 풋프린트를 수용할 수 있지만 고정밀 제조 및 조립이 필요하다. 더 나아가 누화 위험이 증가하고 열 방출이 비효율적일 수 있다. 이러한 문제를 완화하기 위해 엔지니어는 방열판이나 서멀 비아와 같은 고급 열 관리 전략과 함께 고급 신호 라우팅 기술, 차폐, 절연 방법을 사용할 수 있다. 현재 몰렉스 DuraClik 커넥터는 고온 PBT 소재로 제작된 하우징과 극한의 자동차 환경을 견딜 수 있는 안전한 단자 고정 기능을 갖추고 있다.
다기능 단자는 전력, 신호, 잠금 메커니즘과 같은 기계적 기능까지 다양한 기능을 하나의 소형 커넥터에 통합함으로써 소형 커넥터 기술에서 중요한 도약을 이뤘다. 몰렉스의 보고서는 부품 신뢰성을 저하시킬 수 있는 주요 환경 요인을 조사하고 열악한 조건에서 최적의 커넥터 성능을 보장하기 위한 전략과 솔루션도 제공한다. 특히 스트레인 완화 기능과 접점 설계는 진동, 충격, 반복적인 결합 주기로 인해 응력에 지속적으로 노출되는 경우에도 커넥터 성능을 최적화하는 데 도움이 된다고 설명했다.
몰렉스의 글로벌 신뢰성 연구소에서 엔지니어는 실제 진동, 온도 순환, 가혹한 화학 물질에 대한 노출을 시뮬레이션한다. 몰렉스 Micro-Lock Plus 커넥터는 포지티브 잠금 메커니즘으로 진동 문제를 해결해 진동이 심한 환경에서 우발적인 결합 해제를 방지하면서 안전한 결합을 보장한다. 마찬가지로 커넥터의 금속 납땜 탭은 납땜 조인트에서 스트레인을 추가 해소해 기계적 응력 및 진동에 대한 내성을 강화한다.
한 방울의 물이나 먼지만 있어도 부식과 단락이 일어나고 결국 장치가 손상될 수 있으므로 침투 보호가 필수다. 몰렉스 Squba 커넥터는 약 5피트 수심에서 30분 동안 방수 인증을 받은 IP68 등급 실이 특징이다. 가장 작고 내구성이 뛰어난 폼 팩터를 가진 이 소형 커넥터는 전력 공급을 최적화한다.
기기의 크기는 계속 작아지지만 기능은 강화됨에 따라 몰렉스 엔지니어들은 실제 비즈니스 문제를 해결하고 고객의 기대를 뛰어넘기 위해 소형화 및 견고화의 설계 한계를 확장하고 있다.