帝斯曼工程材料

zh_CN

提升AR/VR设备虚链路连接器的安全性

20 四月 2020
  • 谢建志 帝斯曼工程材料大中华区资深技术开发经理

不久的将来,人工智能(AI)将渗入移动出行体验的方方面面,以多种形式影响大众生活,例如:无人驾驶汽车将极大地改变交通运输行业和大众出行方式。除人工智能之外,另有两大巨型计算平台处于科技前沿——增强现实(AR)与虚拟现实(VR)。这两种平台均依托于图形处理单元(GPU),结合实时计算,使计算机绘制出极为逼真的图形。

根据国际数据公司(IDC)的统计,2018年,AR/VR头戴式显示器的市场规模为890万台。而随着苹果、谷歌等公司纷纷推出次世代产品,该市场将继续强势增长。截止2022年,其市场的预计规模将高达6,590万台。据Wikitude统计,2018年,移动出行现实增强应用的安装量为9亿,到2022年,这一数字预计将增至35亿。

降低火灾隐患

AR/VR技术的发展势头十分惊人,但随之而来的安全隐患不容小觑。鉴于目前已有各种关于移动设备充电时突然起火的新闻,我们不得不对通过Virtual Link连接器充电的AR/VR设备有所防备。

以下便是真实的安全危害案例:消费者将AR/VR设备与个人计算机相连时,表面可能出现导电污染物,它们会像灰尘、水汽等物质那样聚集起来。在电场作用下,受污染的表面将产生一小股电流,使绝缘材料表面碳化,进而产生能量更强的电流,进一步向内侵蚀,形成电弧与高能电流,最终导致设备起火。

为降低这一风险,可采取多种措施。我们可以通过强化接头处的密封性,减少灰尘、汗液或湿气等环境污染,也可以使用高CTI绝缘材料有效预防火灾隐患,增强终端产品的安全性。虽然爬电距离也是降低火灾隐患的重要途径,但是绝缘材料的间距尺寸和最小壁厚一旦确定便难以变更。

请记住,Virtual Link连接器的设计规格以USB-C接头为基准。在USB Type C连接器母座的壁厚最小处仅为0.12毫米,插头的最小壁厚为0.10毫米。MicroUSB连接器一般采用液晶聚合物(LCP)或回收的LCP。这种材料并不适合Virtual Link连接器。

Subtitle: 兼顾韧度与硬度

不同公司的Virtual Link连接器一般在机械结构上存在微小差异,不过总体而言,最大的挑战在于平衡材料解决方案的韧度与硬度。

例如,插座的舌片及插头需要高熔接线强度的材料,而极薄的侧壁则需要流动性与韧度较好的材料。此外,另有多项特性需要注意。

有鉴于此,我们进行了机械测试,检测插入力/拔出力、反复插拔(至少10,000次)的耐用性,还开展了电缆弯曲与拉拔测试、四轴旋转可靠性测试,并检测各种材料的扭曲强度。

经测试,VirtualLink连接器所用材料需满足以下要求:

高流动性,适用于壁厚0.1毫米的设计

高硬度、高韧度与高熔接线强度

金属端子与塑料壳之间具有较高的保持力

高耐磨度(接受10,000次以上的插拔耐用性测试)

良好的制程窗口,适用于二次嵌入成型

无卤UL94-V0阻燃等级,高CTI,兼容标准USB PD 2.0和3.0(最高功率100W)

良好的着色度,满足电子消费品市场需求

采用无铅回流焊接工艺,无起泡风险

可进行最大速度为20Gbps的高速信号传输

对于Stanyl® 在Virtual Link连接器的应用,壁厚是回流焊制程是否有起泡风险的关键因素。若尖端壁厚在0.2毫米以下,便没有任何风险。此外,壁厚高于0.8毫米的部分都集中于基座处,由于不锈钢金属外壳的保护,回流焊制程起泡的风险也接近于零。

我们为各类消费性电子品牌客户提供Stanyl®材料,此种材料在USB Type C连接器的应用已经累积了超过1,000公吨的出货使用记录,从未产生任何回流焊起泡的投诉。此外,Stanyl®的CTI值较高,与CTI值较低的LCP相比,其安全性要高一倍多。

在真实的USB Type C连接器应用环境中,高CTI绝缘材料能够承受更高的电压与更多的污染物,因此,在用USB Type C连接器充电时,此种绝缘材料可大大提升产品可靠性。

更多图文详情