MEMS供电连接器立功　可携式医疗设备体积更精巧

微机电系统(MEMS)技术将加速医疗设备革新。可携式医疗诊断设备对体积与功耗的要求日益严苛，促使设计人员开始采用新一代MEMS供电连接器，期在缩减传统连接器尺寸的同时，兼顾产品性能与可靠性，将有助加速远距医疗与家庭照护市场成形。

MEMS技术添臂力　医疗设备应用市场扩大
在医疗保健供应商和病患推动着医疗市场转变下，半导体业者也正在克服相关的技术挑战，并将传统用于医生办公室、诊所和医院设置的设备和仪器转变进入病患家庭中。在新的技术挑战中，居家医疗设备的电源管理最为关键，因此，对于系统开发人员而言，势必得在产品设计前期尽早进行电源管理设计。  

电源连接器产业已推出以微机电系统(MEMS)技术为基础的新一代薄型连接器，可满足医疗仪器和设备对改进可携性和小型化不断增长的需求。透过结合电子和机械元件，半导体业者可为医疗设备商提供微小尺寸的系统，而此一方法已成为医疗保健市场中小型、可携设计的重要首选技术。MEMS技术可用于生物医学应用，比如外科手术工具、配药及生物感测器，以及诊断和其他体外应用。  

在现有的设计中，MEMS连接器是其他较大型连接器的替代产品，MEMS技术在电源连接中提供了超薄型高解决方案和高性能。MEMS微互连方法在现实世界拥有成功的应用和客户采用的实例，对于医疗保健设计工程师，提供了功能强大的可行的工具。  
导入MEMS连接器　医疗仪器效能提升
MEMS连接器适用于要求产品或系统小型化的任何市场，包括消费产品、行动和医疗应用。这项技术已经在医学领域做出贡献，可提升病患照料和安全，并且特别用于微创手术领域，即需要频繁血液、尿液检测和监测的病患，以及那些通过感测器自动配药的病患。 

在医疗仪器和设备中使用MEMS I/O技术具有多种优势，例如可提供可靠、灵活的插座式介面，且MEMS连接器比众多传统连接器更为坚固。MEMS连接器的零高度设计，是用于采用电子控制方式以设定间隔精确给药应用的理想技术，低功耗MEMS连接器意味着在可携监测或其它设备中实现更好的读数一致性和较少的电池更换。在创伤性治疗步骤中，MEMS连接器能实现较小的仪器占位面积，从而减少病患的疼痛。 

如图1所示，MEMS连接器在医疗电池连接器、相机模组，以及片状连接器I/O应用与高密度超声波连接器的感测器的连接器产品中，具有独特创新应用。超声波技术是拥有很大病患需求的领域，是保健设备制造商关注的焦点，由于体积和其他限制造成现有的超声波机器在世界许多地区的使用上相当不便捷，因此医疗设备商可透过MEMS技术出现而获益，从而实现小型的可携式超声波设备，以用于全球各地偏远地区。 


图1    MEMS连接器特别适合应用于医疗电池连接器、相机模组等要求小尺寸和高密度的产品中。
MEMS技术在医疗感测器市场的应用潜力相当大，例如更新感测器、化学感测器、流量感测器和定位感测器，而现今美国市场大约有70%的化学感测器用于医疗保健。此外，由于肥胖症不断增加，以及糖尿病发病率一直上升，薄型设计的MEMS供电连接器是行动可携血糖监测市场的理想选择。在家庭和体制医疗保健中，任何仪器或设备问题有可能将病患置于风险之中。MEMS I/O技术提供稳定的插座式「拉拨和锁定」连接，适用于掌上型病患血糖和其他一次性监测产品。 

可携式血糖监测仪器使用标准的微型I/O来连接两个电路板，具有大约0.7毫米(mm)的侧高。使用MEMS技术，同样的连接器侧高可以减小至仅仅0.15毫米。MEMS连接是一个前所未有的微小层，看起来几乎是一个平面。MEMS连接器通常称作「零高度」连接器，提供了满足医疗保健需求的微小型电源组解决方案，并且将可靠的监测工具置于病患手中。 

此外，MEMS I/O技术有助于高阻抗限制电缆解决方案减缓风险，并可与高速铜缆或任何柔性基板共用。有些医疗产品制造商使用具有微小连接的铜缆，用于实际监测。如果制造商没有使用MEMS，则通常采用异方性导电膜(Anisotropic Conductive Film, ACF)粘接，将跳线直接焊接到铜缆上。至于微型相机模组最初用于行动电话，但是适用于医疗设备的微型相机模组通常是直接焊接，并永久安装在柔性电缆印刷电路板(PCB)的跳线上。使用这种设计理念，如果相机模组损坏或须要维修，铜缆则可能成为昂贵的跳线，所以更常见的「方法」是断开并替换整个柔性电缆。 

然而，MEMS I/O技术可将微型相机直接插接在柔性电缆上，而不会产生较高的侧高，并可轻易断开和维修，而毋须整体替换电缆。通过与具视频功能的相机或micro IDT共用，MEMS I/O可以将一个高画质(HD)视频显示器连接到主电路板上，用于内窥镜和其他创伤性医疗步骤的高速视频流。传统的内窥镜用于诊断胃肠结肠癌和其他异物，须使病患处于镇静状态，而且仅可查看到小肠的一部分。具有MEMS功能的内视镜则可以全面检查小肠，而毋须镇静步骤，并实现数位即时影像。 

减少生产成本与尺寸　MEMS制程好处多多

MEMS元件制程跟半导体制程生产程序相同，须要采用光刻和蚀刻步骤，并进行材料层的沉积与生成所需的电路和元件。一般而言，设计用于医疗设备的传统标准型电源连接器通常由具有压制成型端子和触点的模塑塑胶组成，因而具有相对较大的整体占位面积，若使用MEMS技术则可减少占位体积。 

MEMS技术基本包括掩模、抓取、电镀、印刷和层压，最终获得极薄型高触点层，MEMS I/O系统通常在极薄的金属层上进行蚀刻和钻孔，以打造类似三明治的绝缘电气连接，且金属层可以薄至0.15毫米。MEMS的优势在于制造商能够生产低功耗连接器，并提供更高的性能。此外，MEMS制程缩短传统连接器制造注塑模具和冲压端子的上市时间，并同时减少了生产成本。 

MEMS I/O技术采用外形尺寸较小的片状连接器，在微小型产品中整合高速连接器的高密度和高速功能和电缆连线，从而消除了电磁干扰(EMI)。MEMS I/O连接器具有与标准微小型连接器相同的额定插配回圈数目，通常为15?30插配置解插配回圈，但是，某些型款可达到数千次插配。严格的测试显示MEMS I/O插配介面可耐受高达6,000G重力的掉落和振动。  [!--empirenews.page--]

MEMS连接器在缩减传统连接器尺寸的同时，亦可不牺牲性能或元件密度，进而推动医疗仪器革新。MEMS技术不但能让医疗仪器体积变小，且能节省昂贵的印刷电路板空间，并透过使用简单的插座式插配介面来替代永久焊接的印刷电路板连接，MEMS技术实现高弹性设计的优势。未来在医疗设备和仪器中，MEMS-enabled系统的使用势必将愈来愈普及，为可携式医疗设备扩大市场商机。 

(本文作者皆任职于Molex)