세선동축/Twinax 커넥터
I-PEX is the pioneer of micro-coaxial connectors and mass produced the first CABLINE® micro-coaxial connector in 1996. As the data rates and operating frequencies increase, I-PEX micro-coaxial / twinaxial connectors also evolved to meet this demand. This page is based on frequently asked questions about micro-coaxial / twinaxial connector, cable and cable assemblies and addresses the needs of both new and expert engineers, considering to use these products either for the first time or use them often in their designs.
Contents
1) What is a Micro-coaxial Cable Harness and why do you need it?
2) What is a Twinaxial Cable Harness and why do you need it?
3) What is the maximum operating frequency in your application?
4) What is the available real estate for connector/ receptacle and plug assembly?
5) Is there a need to shield the high frequency or power signals in the harness?
6) What are the main losses in high speed cable assemblies? How can the losses be minimized in my Harness Assemblies?
7) What are the bend, flex and twist requirements of the harness?
8) What is the required pin out of harness assemblies?
9) What is the required jacketing and bundling type on harness?
10) What are the typical high speed protocols supported by these harnesses?
11) How is a Micro-coaxial Cable Harness prepared and how many types of cables can be supported?
1) What is a Micro-coaxial Cable Harness and why do you need it?
High frequency signals are more sensitive to electromagnetic radiation from near by communication sources like antennas, high speed board traces and transcievers on PCBs. By using Micro-coaxial cables, these high speed signals are well shielded from noise and signal integrity of data is preserved. A micro-coaxial cable includes a center conductor for signal transmission that is surrounded by dielectric core for insulation. There is outer metallic jacket with multiple strands for ground return current followed by PVC type jacket for additional insulation. I-PEX offers complete micro-coaxial cable harness solutions for high frequency signals by using its fully shielded connectors with optional mechanical locking feature for reliable connect by a dielectric.
- Learn more: What is a Micro-coaxial Cable Harness and why do you need it?
- Watch video: Micro-Coaxial Cable Assembly Capabilities
2) What is a Twinaxial Cable Harness and why do you need it?
Twinaxial cables are more suitable for high speed digital data transmission that uses low voltage, low skew and tightly phase matched signals. These cables also dissipate less heat and offer smaller signal losses than PCB traces, so they can be used to interconnect the devices on the board. A Twinaxial cable has two center conductors typically used for differential signals. The two conductors are separated and surrounded by insualator like rubber or plastic. There is a outer layer of dielectric around these conductors for insulation just like in Micro-coaxial cables. There is a metallic outer conducting shield for ground return current and outer PVC type jacket. I-PEX offers complete Twinaxial Cable Harness solutions for high speed differential signals by using its fully shielded connectors with optional mechanical locking feature for reliable connectivity.
Learn more: What is a Twinaxial Cable Harness and why do you need it?
3) What is the maximum operating frequency in your application?
Maximum operating frequency determines how fast and how much of the data can be transmitted in a high speed interface of communication system. Impedance mismatch and high Insertion Losses of interconnect medium in high speed digital data transmission result in closed signal eye, leading to high Bit Error Rate and data loss on receiving end. For this reason, it becomes even more important to use a high performance, low loss cable interconnect with well matched impedance so that the high speed signals can be transmitted with high fidelity. CABLINE® series of products offer low losses and can operate up to maximum frequency of 16GHz and data rates can be supported up to 64Gbps using PAM4 signalling. USB, eDP, Display Port and PCIe are some of the commonly supported proctocols.
Learn more: Maximum Operating Frequency
4) What is the available real estate for connector/ receptacle and plug assembly?
Number of channels in interface, required pin count, spacing between each pin, allowed mated width, length and profile height of plug and connector determine the type of suitable connector that should be used. Maximum available area and location of connector on PCB also determine the mounting configuration for receptacle and plug harness assembly, which can be horizontal or vertical . I-PEX offers connectors in both Horizontal and Vertical Mounting configurations and various different sizes and pin counts in its CABLINE® series of high speed connectors.
5) Is there a need to shield the high frequency or power signals in the harness?
Sometimes there is a need to transmit power, low speed control and high speed data signals all in the same harness. Due to the close proximity of surface mounted components or noise present in the system, the signals need to be shielded from EMI and cross talk. I-PEX offers full 360 degrees EMI shielding solution, called ZenShield® on its plugs for both Flexible Printed Circuit Cable, Micro-coaxial cables, and Twinaxial in CABLINE® series products to cover both the signal contacts and the soldered tails of mated connector from EMI noise.
ZenShield® is offered in CABLINE® -VS II, CABLINE® -VS IIF, CABLINE®-CA II, CABLINE®-CA II PLUS, CABLINE®-CA IIP PLUS, CABLINE®-CA IIF, CABLINE®-CX II and CABLINE®-UM series products.
Learn more: Need for Shielding
6) What are the main losses in high speed cable assemblies? How can the losses be minimized in my Harness Assemblies?
Insertion Loss, Return Loss and VSWR are key performance indicators of High Speed Twinaxial and Micro-Coaxial Cable Assemblies. A high performance Micro-coaxial cable results in excellent signal integrity and reduced losses in high speed applications. At I-PEX we take pride to offer the high performance CABLINE® Micro-coaxial and Twinaxial Cable Assemblies which are built by using automated assembly processes to ensure consistent high quality and low losses in every finished product.
7) What are the bend, flex and twist requirements of the harness?
Both Micro-coaxial and Twinaxial cables are specified for Minimum Bend Radius, a parameter that determines how tightly these cables can be bent repeatedly with out being damaged and still ensuring high signal integrity. Minimum bend radius is typically measured in millimeters. Micro-coaxial cables are also specified for twisting, a parameter that allows the rotational movement of cable along the Y axis and is typically measured in degrees. When it comes to Micro-coaxial cables, the recommended minimum bending radius of cable is “6 times Wire O.D" but the actual specification depends on customer's selected coaxial cable.
For Twinaxial Cables, the construction of cable restricts the bending and flexing in the direction of its height only as shown below. As a rule of thumb, the Minimum Bend radius for Twinaxial cables is specified as 10 times the height of cable. Bending and flexing side ways, along Y-axis is not allowed.
Learn more: Bend Flex and Twist Requirements
8) What is the required pin out of harness assemblies?
Depending on the signal pin out, lay out and routing of board traces, the pin assignments can be different on each connector in the harness assembly. Two different types of pin out configurations are offered in I-PEX high speed harness assemblies i.e. 1-N type straight pin out and 1-1 type mirror pin out configurations for routing and placement flexibility in designs.
9) What is the required jacketing and bundling type on harness?
Four different types of outer tapes or jackets are offered for high speed cable harnesses for increased routing and placement flexibility in designs. The bundling tapes can be wrapped around the cables at multiple points covering some, most or all of the cabling area of the harness. Also, there is flat bundle type option for space constrained systems that need light weight, transparent outer jacket with fast heat dissipation and uniform stress distribution.
Learn more: Jacketing and Bundling
10) What are the typical high speed protocols supported by these harnesses?
USB 3, USB 4, Thunderbolt, Displayport, eDP, HDMI, MIPI and PCIe Gen 5 and Gen 6 are some of the commenly supported protocols with the maximum data rate of 64Gbps/Lane using PAM4 signal type.
I-PEX offers a tool which can be used to find the available connector options that are suitable for a specific industry standard such as MIPI, PCIe, USB etc. At the same time, it allows the users to see what types of industry standards are supported by each of I-PEX high speed connector family.
Signal Integrity Reference Tool
11) How is a Micro-coaxial Cable Harness prepared and how many types of cables can be supported?
Main Process of Plug Harness Preparation is as follows:
- 1.Strip and prepare cable sub-assembly
- 2.Set the Cable Sub-Assembly to the Plug Housing Assembly part and solder the exposed conductor to the plug signal terminal
- 3.Set Lock Bar Assembly (or Lock Bar) to Plug Housing Assembly parts
- 4.Cover the plug shell and solder the required area to complete the plug harness
Learn more: Main Process of Plug Harness Preparation
I-PEX의 세선동축 및 일반Wire용 Connector는 디스플레이 및 카메라 모듈, 서버 등의 접속에 최적입니다.
목차:
동축 케이블란 무엇인가?
마이크로 동축 커넥터 란 무엇인가?
마이크로 동축 커넥터 (Micro-Coaxial Cable Connectors)
Micro-Coaxial Cable의 Plug Harness 준비 공정
Cable Sub-Assembly의 종류
고속 Data 전송에 Micro-Coaxial Cable이 선호되는 이유는?
Micro-Coaxial Cable의 특징과 Application
Micro-Coaxial Cable의 장점 : 신호 전송 측면
Micro-Coaxial Cable의 장점 : 기구적인 측면
I-PEX Micro-Coaxial Connector가 많이 사용되는 이유는?
I-PEX Micro-Coaxial Connector의 특징
I-PEX Shielded Connector의 특징
동축 케이블란 무엇인가?
1) 케이블의 기본 구조
도체가 피복으로 쌓여 있는 단순한 구조의 Cable을 Discrete Cable이라고 합니다.반면에, 중심 도체가 절연층, 외부 도체, 피복으로 둘러 쌓여 여러층으로 되어 있는 구조의 Cable을 동축 케이블(Coaxial Cable)이라고 합니다.Coaxial Cable의 외부 도체는 전자파의 차폐 역할을 하여, 중심 도체를 통한 전기적 신호 전송이 외부 환경으로 부터의 전자파(전기적인 Noise)의 영향을 적게 받도록 합니다.
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2) 마이크로 동축 케이블란 무엇인가?
동축 케이블(Coaxial Cable)의 중심 도체 Size는 AWG규격 (American Wire Gauge)을 사용하며, AWG 숫자가 클 수록 중심 도체의 Size는 작습니다.
일반적으로 Cable의 외경(O.D.)이 1mm 이하인 Coaxial Cable을 "마이크로 동축 케이블(Micro-Coaxial Cable)"이라고 합니다.Micro-coaxial cable은 PC, Tablet, Smartphone 등의 기기 내부의 Module간 신호 전송 뿐만 아니라, 의료, 산업, 자동차, 항공 정밀기기 등의 분야에서도 널리 사용되고 있습니다.
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마이크로 동축 커넥터란 무엇인가?
1) 마이크로 동축 커넥터 (Micro-Coaxial Cable Connectors)
Micro-Coaxial Connectors라고 알려져 있는 Micro-Coaxial Cable용 Connector는, Module Board간의 신호 전송을 위해 사용됩니다.적절한 신호 전송을 위해서, 신호를 전달하는 중심 도체가 Connector를 통해 Board의 신호회로와 연결되어야 합니다.Cable의 외부 도체는 Connector의 Shell을 통해 Board와 전기적으로 연결되어야 합니다. 이러한 연결을 "Grounding"이라고 합니다.
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2) Micro-Coaxial Cable의 Plug Harness 준비 공정
Plug Harness 준비 공정의 주요 단계
- Cable Sub-Assembly 준비
- Cable Sub-Assembly를 Plug Housing 조립부에 Setting하고 Cable의 피복을 탈피한 후 노출된 도체를 Plug signal 단자에 납땜
- Lock Bar Assembly (or Lock Bar)를 Plug Housing 조립부에 Setting함
- Plug Shell을 끼우고 필요 영역을 납땜하여 Plug Harness 완료
먼저, Plug Harness 조립을 보다 쉽게 하기 위한 Pre-process 공정의 설명입니다.Pre-process 공정을 거친 Cable을 Cable Sub-Assembly라고 합니다.이러한 Pre-process는 Connector와 Cable의 결선 작업을 간소화하며, Plug harness의 품질을 향상시킵니다.이 공정은 Cable을 Connector에 결선하기 전에 이루어집니다.
좋은 Ground특성을 갖기 위해서는 Cable의 외부 도체가 Connector의 Shell에 연결되어 Connector를 통해 Board에 전기적으로 연결되어야 합니다.
(Example: CABLINE®-CA II)
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3) Cable Sub-Assembly의 종류
일반적으로, Cable sub-assembly에는 아래와 같은 Cable type을 이용합니다.(Harness 제조사에 의존)
All Micro-coaxial cable:
Micdo-coaxial cable만 사용됩니다. Cable sub-assembly는 서로 다른 직경의 cable로 제작될 수 있습니다. (직경 범위 제한 있음).
Micro-coaxial/discrete cable mixed:
신호 전송을 위한 micro-coaxial cable과 전원 공급을 위한 discrete cable이 동시에 사용됩니다.
Ground bar with ground fingers:
Groundbar에 형성되어 있는 Finger가 Plug단자에 직접 납땜되어 있습니다.
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고속 Data 전송에 Micro-Coaxial Cable이 선호되는 이유는?
1) Micro-Coaxial Cable의 특징과 Application
"고속 Internet의 발달과 대용량 Memory 기기의 사용이 증가함에 따라,PC, Tablet, Smartphone 등에서 보다 쉽게 고품질 화면 및 동영상을 즐길 수 있게 되었습니다. "기기가 처리해야 하는 정보량은 급증하였으며 기기 내의 신호 속도(전송 표준)는 계속 빨라지고 있습니다.
Cable과 FPC/FFC는 기기 내 module간의 신호와 전원 전송을 위한 연결 수단으로 주로 사용됩니다.사용 가능한 Cable과 FPC/FFC의 종류는, 신호 속도(신호 전송 표준)과 전송 거리에 의해 어느 정도 정해집니다.일반적으로, coaxial cable은 고속이나 장거리 신호 전송에 적합한 것으로 알려져 있습니다.
* Coaxial cable은 Micro-coaxial cable과 Twinax cable을 포함하고 있습니다.
최근의 신호 전송 속도의 증가에 따라, 기기 내의 연결에서 micro-coaxial cable의 사용이 증가하고 있습니다.
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2) Micro-Coaxial Cable의 장점 : 신호 전송 측면
신호 전송 특성은 특성 Impedence, Insertion Loss, Return Loss, Crosstalk 등의 다양한 Parameter의 영향을 받습니다.아래는 Micro-coaxial cable이 일반적으로 고속 신호 전송에 적합하다고 간주되는 주요 이유입니다.
- Return Loss Reduction:
Micro-coaxial cable의 중심 도체, 유전체, 외부 도체는 특성 Impedence matching에 안정적이고 가장 적합합니다.
안정화되고 Matching이 된 Impedence는 Return Loss를 감소시킵니다.
- Insertion Loss Reduction:
Micro-coaxial cable은 특성 Impedence matching시 FPC/FFC에 비해 중심 도체의 단면적이 더 넓어 Return Loss를 최소화할 수 있다.
- High Shielding Performance:
외부 도체는 전자파를 차단하는 역할을 하여, 중심 도체의 전기적 신호 전송 시 외부 환경으로부터 전자파(전기적 Noise)의 영향을 적게 받도록 해줍니다. 또한, 외부 도체의 차폐 효과도 신호 Line 간의 Crosstalk를 감소시키는 데에 도움을 줍니다.
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3) Micro-Coaxial Cable의 장점 : 기구적인 측면
Micro-coaxial cable은 차폐된 FPC/FFC에 비해 높은 유연성, 그리고 구부러져도 전기적인 성능을 안정적으로 유지한다는 점을 이유로 널리 사용되고 있습니다.
Flexible micro-coaxial cable은 Notebook PC의 Hinge, Drone의 Rotating camera 등 기기 내에서 Cable을 이동 및 배선해야 하는 Hinge가 있는 기기에 적합합니다.고해상도 Camera와 Panel이 포함된 Application이 증가하면서 신호 전송 속도가 빨라짐에 따라, 고속 신호 전송 특성과 기계적 장점을 결합한 Micro-coaxial cable이 Solution으로 선호되고 있습니다.
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I-PEX Micro-Coaxial Connector가 많이 사용되는 이유는?
1) I-PEX Micro-Coaxial Connector의 특징
I-PEX는 수많은 애플리케이션에 적용 가능한 다양한 상품을 제공하고 있는 Micro-Coaxial Connector업계의 선구자입니다.I-PEX Micro-Coaxial Connector는 Notebook PC Panel Connector업계에서 시장 점유율 1위를 차지하고 있습니다.
(CABLINE®-VS Receptacle: VESA standard connector)
세선동축 커넥터의 역사
Various Connection Options |
EMC Shielding, Mecanical Lock Options |
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CABLINE-VS II receptacle |
CABLINE-VS receptacle |
EVAFLEX 5-VS |
EMC Shielding (ZenShield) |
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CABLINE-VS II plug micro-coaxial |
CABLINE-VS IIF plug shielded FPC |
CABLINE-VS
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CABLINE-VSF
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EVAFLEX 5-VS
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Mechanical Lock
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Contact Pitch Options |
Mating Type Options |
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horizontal mating |
vertical_mating |
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0.5 mm pitch |
0.4 mm pitch |
0.35 mm pitch |
0.3 mm pitch |
0.25mm pitch |
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2) I-PEX Shielded Connector의 특징
전자 기기가 점점 더 고성능, 절전, 소형으로 진화함에 따라 이들 기기의 고속 신호 전송 요건이 증가하고, 저전력으로 작동하는 전자 부품의 수가 증가하면서 탑재된 전자 부품의 밀도가 높아집니다.외부 환경으로부터 전자파 noise가 유입될 경우, 기기의 회로에 불필요한 전류가 유도되어 작동 오류를 일으키거나 고성능 전자 부품에 손상을 입히고 심할 경우 전자기기 고장의 원인이 됩니다.
또한, 무선 통신 기능이 있는 전자 기기 (예: Notebook PC, Tablet, Mobile Phone)에서는 기기 내에서 발생하는 전자파가 무선 통신 회로 Noise를 증가시켜 Antenna 수신 성능을 저하시킬 수 있습니다.이러한 경우, 일반적으로 기기 내부의 전자파 Noise에 대한 대책은 전자기 Noise Filer를 회로에 구현하거나 Metal shield를 추가하여 전자파 Noise를물리적으로 차단하는 방법으로 구현합니다.
이러한 고속 신호 전송이 필요한 기기 외에 전자 부품의 밀도가 높은 초소형 기기가 나타남에 따라 기기 내부의 연결에서 전자파 대책은 반드시 필요합니다.I-PEX는 Metal shield로 신호단자를 차폐하는 Cover와 최적의 Ground구조로 전자파 Noise를 해결하는 EMC Connector Series (ZenShield®) 를 개발해왔습니다.이러한 Solution은 특히 Wi-Fi®, GPS, LTE와 같은 무선 통신 기능을 갖춘 고성능 기기에서 전자파 간섭을 방지하기 위해 많은 고객이 폭넓게 채택하고 있습니다.
White Paper: EMI shielded cover technical report
White Paper: Techniques for mitigating intrapair skew induced EMI with shielded.
White Paper: Achieving high speed transmission by improving SI performance with a paddle card.
자세한 사항은 I-PEX 한국지사로 문의하여 주십시오.
