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連接器產業核心技術的發展趨勢

閱讀量:401   發布時間:2019-12-30 16:46:11   作者:連接器廠家

數千種標準和針對應用要求定制的連接器被用到可想到的電氣和電子設備, 雖然不像電阻和電容這樣普及, 每年數于十億的連接器被用于連接電路,封裝,支架,線纜和系統。

 


連接器的主要功能是提供可分離的機電連接: 封裝對板,板對板,子系統對系統,設備I/O, 電纜組件, 連接器可以用來更新或維護產品,連接系統和周邊設備,如局域網, 用作通訊, 建筑樓宇,城市等的界面. 連接器的端子包括銅合金材料: 黃銅,青銅,鈹銅,也包括光纖材料: 用于信號,電源,測試,burn-in, 生產設備,網絡。


在設備內部,連接器和插座并不頻繁配合,主要在設備組裝時用于連接子系統. 這種應用特點(不經常插拔-界面易受腐蝕)及高配合性和長期可靠連接的要求對設備內部連接器的設計是一項挑戰。


然而,IO連接器即要求高插拔壽命也要求配合的方便性,也是連接器設計具有挑戰性的另一面。


應用場合對很多連接器有獨特的電氣,機械,環境的性能要求,這種應用場合包括各種各樣諸如先進高端的計算機,通訊設備,特種交通工具,洗衣機,高清電視,數碼相機,手機,交通信號燈,自動售貨機,蘋果iPOD等. 它們的連接器和接線插頭包括從簡單的電線端子到的背板連接器和增值的連接組件。


對于大批量的具有通用標準的連接器,如USB, RJ45, 標準起到日益重要,影響越來越廣的作用, 擴大了這些標準連接器的市場和應用領域. 它們的可用性,應用領域的滲透, 成本的優勢進一步鞏固它們作為標準的地位。


 


連接器設計的主要內容:

連接器端子---大小,形狀,間距,冶金,觸點物理,失效方式.

電鍍材料,電鍍工藝,電鍍特點.

連接器塑膠材料,如注塑,insert molding,

機械性能和電氣性能仿真分析,如HFSS, Solidworks simulation.

端接技術,如IDC,卷曲(crimp), 接線盒(terminal block).


包裝和插板技術.

生產連接器的廠家非常多,連接器產業并購潮方興未艾,以致全球十強的廠家占據全球市場的半壁江山. 亞洲不斷出現新的連接器生產廠家,故很多人覺得連接器產業還是太分散. 據評估,有點規模以上的連接器廠家不少于500家. 有些廠家僅給當地客戶供應連接器,而其他一些廠家則是品牌公司的供應商, 這些年連接器廠家在零件生產方面的投資增長并不快,因為外面像沖壓,注塑和電鍍的供應商并不難找.大型的跨國連接器集團在全球市場上有很大的優勢,因為他們有全球的供應鏈,能滿足跨國大公司客戶的大批量供貨,是連接器產業的領頭羊。




關鍵技術發展趨勢 

傳統的連接器設計受物理空間限制,端子會因為機械應力,重復插拔,電流過載而失效. 連接器是很多不同的塑膠件和金屬件的組件,除工業標準外,應該不受尺寸,形狀限制. 如下技術取代或加強連接器的功能:錫球連接(solder ball connections),硬連線(hard wiring), 電纜組件,IC序列化,信號調試(signal conditioning).

連接器的應用也會轉向更高層次的封裝,如從芯片封裝轉到主板封裝,來滿足單個IC(IC

package level)三維的系統封裝(system-in-package)要求. 這些因素會對連接器產業發展產

生革命性的影響 ---密度更高的芯片開發,系統封裝和連接器選擇的合作; 連接器的尺寸形

狀跳躍至下一階段.

要點:

半導體技術繼續擴展或淘汰連接器的應用領域.

受半導體技術影響的連接器性能有,傳輸速度,端子密度,散熱性能,無線要求…

連接器產業對環境標準(如RoHS/WEEE)更加適應.

技術趨勢包括連接器的端子尺寸更小,連接器在更高頻率的信號完整性.

材料和工藝技術的進一步發展.

納米技術的出現帶來材料技術的突破.

如果PCB和電子封裝進入“微米”領域,連接器的端子將進入0.1mm時代,連接器精細加

工設備和技術會有新的突破.


連接器設計 

材料技術(金屬合金,電鍍)和電子及機械設計的改進,使連接器的設計更加依賴于的

CAE(如有限元分析/FEA/仿真分析)技術. 另外,串聯界面技術解決了銅件連接器的傳輸速度

和帶寬問題.

從技術角度看,光纖連接器更適合通訊,高性能計算機,網絡和特殊應用領域的高速,低損

耗,無噪音的要求. 但是光纖的一個突出問題是,連接處信號的分路和擴散,在這方面銅件連接器卻表現得日益精進. 但總的來說,光纖技術發展很快,無疑是電子工業的主流. 例如半導體正朝著融入光纖技術的方向發展. 正待解決的問題是:損耗,傳輸延遲及高成本.

無線技術(Wifi, WiMax)正在取代個人電腦/局域網和移動電話(handset)某些領域的連接器和線纜組件, 未來可能更多的連接器受影響. 但是在這個領域, 更多的電源使用了USB連接器,擴展了USB的市場.


連接器生產技術 

在發展中,具有靈活性的手工生產線取代了自動生產線, 這些手工生產線慢慢也會被更新為采用當前技術的自動線. 發達通過高新技術,專業化,橫向市場擴展等來提高自動生產線的靈活性,從而提高他們的競爭力. 通過生產全球化,發展中已成為低價位,大批量電子產品零件和組裝不可或缺的生產基地. 同時這些制造業基地也培養了大批具有很強動手能力的勞動力,此外,發展中的教育體系也會有助于進一步提升這些勞動力的技能(也許創新能力還欠缺),為未來高新產品的生產奠定基礎.

要適應連接器制造業這種新趨勢,關鍵是:

為滿足成本目標和區域市場的要求,調整全球供應鏈的結構.

對品牌大公司和代工廠的供應鏈的需求能做到快速反應.

新的自動化生產戰略對廉價生產方式要有影響力.

國內外市場產品線的調整.

通過增值設計開發高價值高技術含量產品.

高科技,高靈活性及高回報率的生產工藝.

發展中廉價的勞動力和手工線的靈活性,能夠與大規模定制的策略相適應,加之新產品的生命越來越短,發達的自動化生產不見的是未來制造業的必由之路.


核心技術 

連接器產業包含了一些核心技術,它們是設計和生產的中心. 這些核心技術一直在積累,發展,進步:

金屬冶煉和金屬成型:連接器小型化微型化趨勢將導致電化學加工工藝進入連接器端子的加工范疇. 界面串聯技術興起能緩和小型化微型化的進程 – 串聯技術允許更大的端子和更少的端子數目.電鍍: 無鉛制程落實和優化.接觸物理學:制約端子設計,配合力及配合滑動距離.材料: 散熱問題不斷出現及解決方案不斷更新.

組裝和包裝: 手工線(主流---現在),自動線(未來)--- 發展中.機械及電氣設計: 設計工具(如FEA)的能力尚可,未來需不斷改進.工藝性和裝配性設計: 適合全球生產的工藝性是難點.全球性物流及電子交易系統: 在全球性大批量生產商發展.環保法規: 影響連接器產業,不會成為主要障礙.


將來 

上面提到的核心技術和連接器設計開發包含很多技術細節,每個連接器廠家在端子設計和制造,電鍍工藝,材料技術,注塑技術及組裝技術有自己的知識產權或核心技術. 這些技術會不斷發展,成本和全球性制造是這些技術的挑戰, 各個技術領域會出現各自的“技術事件”.競爭的壓力和供應資源多極化會導致連接器的設計開發更務實,以致對連接器的基礎研究更加有限. 連接器廠商會更依賴于材料供應商及更加緊密地與材料供應商合作以保證現有的

全球市場份額. 連接器產業領頭羊及新連接器廠商則注重新市場領域的開發。

未來可能的重大技術突破有:

潤滑劑/封孔劑降低連接器電鍍成本,提高連接器的環境性能, 提高連接器壽命.利用先進陶瓷,新的連接器沖壓技術.端子落料技術的改進拓寬連接器的設計(如將連接器端子刀口部位用作連接界面)和市場.選擇鍍技術的改進.電化工工藝成為連接器端子的生產技術,實現連接器精細間距的加工.連接器端子與PCB技術的整合.連接器端子與柔性電路板技術的整合.新的注塑工藝, 突破insert molding技術及實現更薄的壁厚.用無線技術整合I/O連接器的功能.開發出高于20Gbps的背板連接器.芯片技術在光纖領域的突破.芯片技術突破以致系統融入芯片或封裝更上一個層次(系統封裝),連接器產業出現重大調整。


總結:

連接器產業技術不僅牽涉面很廣, 而且要求技術很專業,因為連接器的應用極其廣泛,種類很多,結構各異,用到各種各樣的金屬件和塑膠件. 但每個領域的具體要求不一樣,技術難度也不同. 較為重要的技術有,端子技術,電鍍技術,注塑技術及連接器設計技能 (越來越依賴計算機輔助設計, 在高頻信號應用領域是必不可少的工具)。


在連接器的要求中,連接器陰陽對配的要求是比較高的: 大部分的應用是手工完成 --- 配合力,應力,配合零件(如PCB)的公差,電性能要求是較常見的問題.

連接器產業的發展一直循序漸進,并將繼續循序漸進. 在電子工業代工的大潮影響下,連接器產業既要不斷實現技術突破也面臨價格壓力. 連接器核心技術的強大根基非常重要,這是技術發展的寫照也是未來投資的縮影. 故品牌大公司和代工廠選擇連接器供應商時不僅僅考慮價格也要仔細衡量其他因素. 技術的確非常重要,很多連接器廠商在他們的領域非常搶眼, 而別的廠家選擇做標準連接器的制造業強者。


在光纖技術成為電子封裝的主流之前(若可能)或電子產品封裝進入更高層次的整合 (這很可能是超大規模集成電路/VLSI的直接結果),連接器的設計不會改弦換轍.? 


電路整合技術深入發展將使封裝技術更加成熟,成本意識更強, 會對連接器產業產生一定的影響,無線技術的發展導致一些連接器市場的淘汰. 但是由芯片技術主宰的未來電子設備設計孕育著新的連接器應用和市場, 其中必定有重磅市場騰空而出。


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