предизвикателства при производството на 50AWG микрокоаксиален кабел: Не става само въпрос да се направи по-тънък кабел

В камерите с висока разделителна способност, гъвкавите телефони, медицинските ендоскопи и дроновете с джимбали все по-често се споменава терминът „коаксиален кабел 50AWG“. Много хора мислят, че трудността при микрокоаксиалния кабел 50AWG е просто „да се направи кабелът по-тънък“ – всъщност това е само първата стъпка. Реалното предизвикателство е: при изключително малки размери едновременно да се осигури баланс между последователност на импеданса, цялостност на сигнала, механична надеждност и добив при серийно производство.

1. Какво представлява микрокоаксиалният кабел 50AWG и защо трябва да е толкова тънък?

50AWG се отнася до изключително тънък проводник. Единичният меден проводник има диаметър само около 0,03 мм – много по-тънък от човешки косъм. В комбинация с изключително тънка изолация и фин екраниран слой, готовият микрокоаксиален кабел 50AWG обикновено има външен диаметър от около 0,15 мм.

Има няколко типични приложни сценария, които налагат нуждата от коаксиален кабел 50AWG:

1) Медицинско оборудване

Ендоскопи, ултразвукови зонди и еднократноизползваеми интервенционни катетри изискват изключително малък външен диаметър, висока гъвкавост и отлична проследимост в тялото.

2) Висококачествени системи за образуване и сензори

модули на камери с резолюция 4K/8K, камерни системи с карданно окачване и машинни системи за визия имат нужда от множество канали за високоскоростни диференциални сигнали в много ограничено пространство.

3) Миниатюрни битови електронни устройства

Сгъваемите дисплеи, ултратънки бележници и AR/VR шлемове всички имат силно ограничено вътрешно пространство и разчитат на ултратънки коаксиални кабели за пренос на високочестотни връзки.

Като цяло, колкото повече продуктите се придвижват към „по-малки, по-леки, по-тънки и с по-висока резолюция“, толкова по-вероятно е да използват микрокоаксиални кабели 50AWG.

2. Първо предизвикателство: Обработка и контрол на покритието на ултрафини проводници

Първото препятствие при производството на коаксиален кабел 50AWG е проводникът. Трудността не е само в „измъкването му на тънко“, но също така:

1) Изключително малки размерни допуски

Когато диаметърът на проводника е толкова малък, дори минимално отклонение може да се усилва, причинявайки вариации в импеданса и промяна в затихването. Изтеглянето и отпускането на жицата трябва да се контролират с висока прецизност.

2) Балансиране на якостта и гъвкавостта

• Твърде твърд: трудно е да се сгрупира и монтира, по-склонен е към счупване при огъване.

• Твърде мек: лесно се разтяга и деформира, което влияе върху стабилността на импеданса и качеството на запояването.

3) Еднородност на покритието

При високочестотните приложения често се използват проводници със сребърно покритие, за да се намали загубата при високи честоти. При мащаб 50AWG неравномерната дебелина на покритието директно води до нестабилни електрически параметри и загуба на добив.

В резултат на това коаксиалните кабели 50AWG поставят много високи изисквания както към доставчика на проводници, така и към вътрешните възможности за обработка на проводниците.

3. Проблем 2: Екструзия на изолацията и контрол на външния диаметър/концентричността

Много хора мислят, че задачата е изпълнена, след като кабелът е направен по-тънък и изолацията е по-тънка – но при коаксиалните кабели 50AWG изолационният слой всъщност е ключов фактор, който влияе на импеданса и стабилността.

1) Контрол на диелектричната проницаемост

Обикновено се използва високоефективна, стабилна флуорополимерна изолация, като PFA, за поддържане на високочестотна предавателна способност.

2) Дебелина на изолацията и концентричност

При 50Ω структура геометричната връзка между проводника и изолацията е изключително чувствителна. Ако концентричността е дори малко извън спецификацията, вариацията на импеданса по цялата бобина може да надвиши проектния диапазон.

3) Спестяване на диаметъра на изолацията

Например, когато външният диаметър на изолацията е 0,08 mm, допускът често се поддържа на ±0,003 mm или още по-малък. Линията за екструзия изисква непрекъснат контрол на външния диаметър, тест за проскокване на искра и проверка за повърхностни дефекти.

Затова много клиенти установяват, че въпреки че различни производители всички заявяват „микроаксиален кабел 50AWG“, последователността на импеданса и атенюацията им при реални тестове могат значително да се различават.

4. Предизвикателство 3: Ултрафини екраниращи системи и ЕМИ производителност

коаксиалните кабели 50AWG обикновено се комбинират с ултрафини екраниращи жили около 0,018 mm, които образуват увит екран.

Основните предизвикателства включват:

1) Плътност и покритие на екранирането

Тъй като както ядрото, така и екраниращите жици са изключително тънки, при лош контрол на опъването лесно възникват неравномерно усукване, зазорявания и нестабилен екраниращ слой. Това директно влошава ефективността на кабела срещу ЕМИ смущения.

Високоскоростните сигнали и много медицински приложения изискват висока ефективност на екраниране, което изисква максимална прецизност при производствения процес.

2) Компромисът между екранирането и гъвкавостта

• Ако екраниращият слой е усукан твърде здраво, гъвкавостта на кабела намалява и животът му при огъване се съкращава.

• Ако екраниращият слой е твърде слаб, ефективността на екранирането пада и кабелът става по-уязвим за външни смущения.

3) Разпределение на натоварването и проектиране на огъваемите участъци

Още от етапа на проектиране са необходими подходящи конструкции за разпределяне на натоварването, за да се подобри механичната устойчивост. При липса на добро проектиране за разпределяне на натоварването, повтарящото се огъване в близост до края на конектора лесно може да доведе до скъсване на проводника в или близо до леширания контакт.

5. Предизвикателство 4: Проверка и контрол на качеството – масовото производство е по-трудно от прототипирането

Успешното създаване на прототип не означава успех при масовото производство.

Основните предизвикателства за 50AWG коаксиални кабели при масово производство включват:

1) Стратегия за тестване на импеданс и затихване

Приложенията с висока честота обикновено изискват прецизен контрол на импеданса, затихването и отразените загуби. В зависимост от приложението са необходими пълен контрол или надеждни планове за вземане на проби.

2) Тестване на устойчивост при огъване/торсия/напрегнатост

При медицински и гимбални приложения може да се изискват десетки хиляди или дори стотици хиляди цикъла на огъване при тестовете за надеждност.

3) Съгласуваност на материала между различните партиди

При смяна на партиди проводници, изолационни смоли или екраниращи жици, ключови електрически и механични параметри трябва да бъдат потвърдени отново, за да се осигури съгласуваност.

С други думи, истинската трудност при 50AWG коаксиалния кабел е „постоянно и стабилно производство на един и същ висококачествен продукт в продължение на време“, а не случайно произвеждане на един добър барабан.

6. Как да изберем подходящ доставчик на 50AWG коаксиален кабел?

От инженерна и снабдителна гледна точка, при избор на партньор за микрокоаксиален кабел 50AWG, можете да се съсредоточите върху следните аспекти:

1) Разполагат ли с доказан опит в работа с ултрафини калибри AWG (48–50AWG) в реални проекти?

2) Могат ли да предложат цялостно решение за кабелна сглобка, а не само да продават кабел на бобини?

3) Могат ли да осигурят персонализирани параметри за импеданс (50Ω / 75Ω), външен диаметър, брой ядра и структура на екранирането?

4) Разполагат ли с необходимите възможности за тестване: TDR, векторен мрежов анализ, изпитване на огъване при многократно използване и др.?

5) Разбират ли специфичните изисквания и практики за сертифициране в медицинската, дроновата, камерната и подобни индустрии?

Заключение: Защо 50AWG е „по-фина, по-чувствителна, по-крехка“

Затова всеки етап от производството на микрокоаксиален кабел 50AWG – от изтеглянето на проводника, екструзията на изолацията и усукването с ултрафин екраниращ слой до завършването на кабелните снопове и валидирането на електрическите параметри – е значително по-„деликатен, чувствителен и крехък“ в сравнение с конвенционалните кабелни структури. Дори най-малкото отклонение в процеса може да се усилва, водейки до промяна на импеданса или аномално затихване.

Hotten Cable вече разполага с утвърдена и зрела разработъчна способност за микрокоаксиални кабели 50AWG. Производството на пробни образци е стабилно, а ние непрекъснато подобряваме контрола на процеса и оптимизирането на параметрите, за да отговаряме на изискванията за бъдещо серийно производство и да помагаме на клиентите уверено да внедряват 50AWG микрокоаксиални кабели в употреби с висока крайна стойност, като медицински устройства, системи за имиджинг в БПЛА и камерни модули.