小型化MEMS I/O供電連接器技術

隨著全球醫療保健費用飛漲，加之人口老齡化，促使病患家庭與醫療服務水平低下及偏遠地區對便攜（xié）式醫療診斷設備和治療的（de）需求大幅上升。據最近的一份行業報告（家庭醫療保健市場現有發展趨勢、機會（huì）&直至2016年全球預測）指出，針對病患家居醫療保健需求（包括呼吸治療、家庭輸液治（zhì）療、慢性醫（yī）療病（bìng）患的康複（fù）服務和（hé）監控）的新設備和市場正蓬勃發展。除了預期到2016年家（jiā）庭醫（yī）療保健市場的年平均（jun1）增長率達到7.7%之外，這份報告還指出：

最近觀察（chá）到的最重要的醫療（liáo）保健發展趨勢是從醫院轉入家庭來進行治療，以（yǐ）獲得成本優勢並減少醫院支出。另外，從治療轉向主動監測也為家庭醫療（liáo）保健市場創造了新的機遇。由於便利性和高成（chéng）本效益的緣故，病患寧願在家居進（jìn）行醫療保健而不住醫。

病患監視器正逐漸從醫院病床設備轉移至成為（wéi）家居保健（jiàn）或（huò）連（lián）網係統（tǒng），微型（xíng）互連I/O解決方案（àn）及創新能力，正好配合遠程保健應用要求（qiú）更小、更輕及集成解決方案（àn）的趨勢

隨著醫療（liáo）保健（jiàn）供應商和（hé）病患推動著（zhe）這些轉變，領先的電子產（chǎn）品創新（xīn）廠商正（zhèng）在應對（duì）技術挑戰（zhàn），將傳統上用於醫生辦公室、診所和醫院設置（zhì）的設備和儀器轉變進入病患家庭。在（zài）這些挑戰中，針對這類醫療設備的病患使用便（biàn）利性、體積、性能和耐用性而言，電源（yuán）管理扮（bàn）演著重要的角色。因此，對（duì）於進行係統級折（shé）衷權衡的（de）工程師來（lái）說，重要的是在設計周期中盡早做出電源管理決定。

電源連接器行業逐步推出新的極小的低側高（gāo）連接器，在智能手機行業進行創新（xīn），以滿（mǎn）足醫療儀器和（hé）設備對改進便攜性和小型化不斷增長的需求，微機電係統（Micro-ElectricalMechanicalSystem，MEMS）是（shì）一種創新方法，結合電氣和機械組件來（lái）提供具有前所未有（yǒu）的微小尺寸的係統，而這種方法已經成為了蓬勃發展的醫（yī）療（liáo）保健市場中小型、便攜設計的重要首選技術。MEMS技術可以用於生物醫學應用，比如外科手術工具、給藥及生物傳感器，以（yǐ）及診斷和（hé）其它體外應用。

在現有的設計中，MEMS連接器是其它較（jiào）大型連接器的兼容替代產品，MEMS技術在電源連接中提供了超低側高解決（jué）方案和高性能。MEMS微互連方法在現實世界擁（yōng）有成功的應用和客戶表現記錄，對於滿足醫（yī）療保健需求的較小的微型產品的需求的設計工程師（shī），提供了功能強大的可行的工具。

MEMS在醫療應用中的優勢

MEMSI/O連接器適用於要求產（chǎn）品或係統（tǒng）小型化的任何市場，包（bāo）括（kuò）消費產（chǎn）品、移動和（hé）醫療應用。這項技（jì）術已經在醫學領域做出（chū）了突出貢獻，用於提升病（bìng）患照料和安全（quán），特別用於微創手術領域，需要頻繁血液和尿液檢測和（hé）監（jiān）測的病患，以（yǐ）及那些通過傳感器補（bǔ）丁（sensoredpatches）接受藥物的病患。

在醫療儀器和設（shè）備中使用MEMSI/O技術（shù）具有多種優勢，提供了可（kě）靠、靈活的插座式（shì）接口，MEMSI/O比眾多傳統連（lián）接器（qì）更為堅固。MEMSI/O技（jì）術具有零（líng）高度（dù），因而是（shì）用於采（cǎi）用電子控製方（fāng）式以設（shè）定間隔精確給藥應用的理想技術，低功耗MEMSI/O意味著在便攜監測或其它設備中實現更好的讀數一致性和（hé）較（jiào）少的電池更（gèng）換。在創傷性治療步驟中，MEMSI/O能夠實（shí）現較小的（de）儀器占位麵積，從而減少病患的疼痛體驗。

MEMSI/O連接器在（zài）醫療電池連接器、相機模塊，以及片狀（zhuàng）連（lián）接器I/O應用，比如用於（yú）小外形、高密度超聲波連接器的傳感器的連接（jiē）器（qì）產品中，具有公認的獨特創新。超聲波技術是擁有很大病（bìng）患需求的領域，是主要的（de）保健設備製造（zào）商關注的焦點。由於體積和（hé）其它限製（zhì），造成現有的超聲波機器在世界許（xǔ）多（duō）地區的使用不切實（shí）際。發展中國（guó）家和（hé）新興國家可從更多MEMS-based微產（chǎn）品的（de）湧現中獲益，實現較小型的便攜（xié）式超聲波設備（bèi），用於偏遠地區。

醫療傳感器市場為MEMS提供了巨大的應用潛力，包括更新傳感器、化學傳感器（qì）、流量傳感器和位置傳感器。今天，在美國市場大約有70%的化學傳感器用（yòng）於醫療保健。由於肥胖症（zhèng）不斷增加，以及糖尿病發病（bìng）率一直上（shàng）升，低側高形式（shì）MEMS供電（diàn）連接器是移動便攜血糖（táng）監測市場的理（lǐ）想選擇。在家庭和體製（zhì）醫療保健中（zhōng），任何儀器或設備問題有可能將病患（huàn）置於風險之中。MEMSI/O技術提供穩定的插座式“拉撥和（hé）鎖定”連接（jiē），適（shì）用於手持式病患（huàn）血糖和其它一次（cì）性監測產品。

MEMSI/O連接器經驗證，特別適合在醫療電池連（lián）接器、相機模塊等（děng）要求小尺（chǐ）寸和高密度的連接器

便攜式血糖監測儀器使用標準的微型I/O來連接兩個電路板，具有（yǒu）大約0.7mm的側高。使（shǐ）用MEMS技術，同樣的連接器側（cè）高（gāo）可（kě）以減小至僅僅0.15mm。MEMS連接是一個前所未有的微（wēi）小（xiǎo）層，看起（qǐ）來幾乎是一個平麵，與糖尿病測試帶（dài）的厚度不同。MEMS連接器通常稱作“零高度”連接器，提供了滿足醫療保健需求的微小型電源組解決方案（àn），並且將可靠的監測工具置於病患（huàn）手中。

對於高阻抗限（xiàn）製電纜解決方案，MEMSI/O技術有助於（yú）緩減風險，可以與高速銅纜或任何柔性基板共享。有些（xiē）醫療產品製造商使用具有微（wēi）小（xiǎo）連接的銅纜，用（yòng）於實際監測。如果製造商沒有使用MEMS，則通（tōng）常采用ACF粘接，將跳線直接（jiē）焊接到銅纜上。微型相機（jī）模塊最初用於移動手機，但（dàn）是適用（yòng）於（yú）醫療設備，微型相機模（mó）塊通常是直接焊接—並（bìng）永久（jiǔ）安裝—在柔性電纜PCB的跳線上。使用這（zhè）種設計理（lǐ）念（niàn），如果相機模塊損壞或需要維修，銅纜可能成為昂貴的跳（tiào）線，所以更（gèng）常見的“方法”是斷開並替換整個柔（róu）性電纜。

然而，MEMSI/O技術可以將微型相機（jī）直接插接（jiē）在柔性電纜上，而不會產生較高的側高，並且可以輕易斷開和維修，而無需整體替換電纜。通過與具（jù）視頻功能（néng）的相機或microIDT共享，MEMSI/O可（kě）以將一個HD視頻顯示器連接到主電路板上，用於內（nèi）窺（kuī）鏡和其它創傷性醫療（liáo）步驟（zhòu）的高速視頻流。傳統的內窺鏡用於診斷胃腸結腸癌和其它異物，需要使病患處於鎮靜狀態，而且僅可查（chá）看到小腸的一部分。具有MEMS功能的內窺鏡則可以全麵檢查小腸，而無（wú）需鎮靜步驟，實現數字圖像，一個發（fā）送器，甚（shèn）至一個光源（yuán）。

MEMS的製造優勢

MEMS器件製造工藝是用（yòng）於半導體製造的相同工藝的自然演進，需要采用光刻和蝕刻步驟，進行材料層的沉積，生成所（suǒ）需（xū）的電路和組件，比如電源連接器。設計用於醫療設備的標準電源連接器通常由具（jù）有（yǒu）壓製成型端子和觸點的模塑塑料組成，因而具有相對較大的整（zhěng）體占位麵積（jī）。

相反（fǎn）地（dì），MEMS技術基本包括掩模、抓取、電鍍、印（yìn）刷和層壓，最終獲得極低側高觸點層，MEMSI/O係統通常在極薄的金屬層上進行（háng）蝕刻和鑽孔，以創（chuàng）建類似三明治的絕緣電氣連接。金屬層可以（yǐ）薄至150?m（0.15mm）。MEMS的優（yōu）勢在於製造商能夠生（shēng）產顯著減小的低功耗連接器，提供（gòng）超越較大型競爭組（zǔ）件的更高性能。此（cǐ）外，MEMS製造工藝縮短了傳統連接器製造注塑模具（jù）和衝壓端子的上市時間並減少了成本。

MEMSI/O技術采用（yòng）外形尺寸（cùn）較小的片狀連接器，在（zài）微小型產品中集（jí）成了（le）高速連接器的高密（mì）度和高速功（gōng）能和電纜連接，從而消除了EMI幹擾。MEMSI/O連接器具有與標準微小型連接器相同的額定（dìng）插配循環數目（mù），通常為15-30插配-解（jiě）插配循環，但是，某些型款可以達到數千次插配。嚴格的測試顯（xiǎn）示（shì）MEMSI/O插配（pèi）接口可以（yǐ）耐受高（gāo）達6000G的掉落和振動，影響可以忽略不計。

通過削減大部分傳統連接器殼體之餘而不犧牲性（xìng）能或密度，MEMSI/O技（jì）術代表著醫（yī）療儀器設計人員和製（zhì）造商（shāng）的重要的模式改變。MEMS技術不僅減小了體積（jī）和PCB的昂貴空間，而且，通過使用簡單（dān）的插座式插配接口來替代永久焊接的PCB連接，MEMS技術實現了僅僅較大型連接器（qì）和產品設計才有的設計靈活性水平（píng），這並不令人驚（jīng）訝，在（zài）醫（yī）療設備和儀器中MEMS-enabled係統的使用已經呈現指數級增長，其快速增長趨勢將很可能延續下去。

（ps：文章轉自？MEMS微信公眾號，如有侵權請聯係網站管理（lǐ）人員進行刪除）