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连接器产业核心技术发展前景
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连接器产业核心技术发展前景

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  • 发布时间:2021-02-26
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【概要描述】数千种标准和针对应用要求定制的连接器被用到可想到的电气和电子设备, 虽然不像电阻和电容这样普及, 每年数于十亿的连接器被用于连接电路,封装,支架,线缆和系统。

连接器产业核心技术发展前景

【概要描述】数千种标准和针对应用要求定制的连接器被用到可想到的电气和电子设备, 虽然不像电阻和电容这样普及, 每年数于十亿的连接器被用于连接电路,封装,支架,线缆和系统。

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  数千种标准和针对应用要求定制的连接器被用到可想到的电气和电子设备, 虽然不像电阻和电容这样普及, 每年数于十亿的连接器被用于连接电路,封装,支架,线缆和系统。

 

  连接器的主要功能是提供可分离的机电连接: 封装对板,板对板,子系统对系统,设备I/O, 电缆组件, 连接器可以用来更新或维护产品,连接系统和周边设备,如局域网, 用作通讯, 建筑楼宇,城市等的界面。 连接器的端子包括铜合金材料: 黄铜,青铜,铍铜,也包括光纤材料: 用于信号,电源,测试,burn-in, 生产设备,网络。

 

  在设备内部,连接器和插座并不频繁配合,主要在设备组装时用于连接子系统。 这种应用特点(不经常插拔-界面易受腐蚀)及高配合性和长期可靠连接的要求对设备内部连接器的设计是一项挑战。然而,IO连接器即要求高插拔寿命也要求配合的方便性,也是连接器设计具有挑战性的另一面。

 

  应用场合对很多连接器有独特的电气,机械,环境的性能要求,这种应用场合包括各种各样诸如先进高端的计算机,通讯设备,特种交通工具,洗衣机,高清电视,数码相机,手机,交通信号灯,自动售货机,苹果iPOD等。 它们的连接器和接线插头包括从简单的电线端子到尖端的背板连接器和增值的连接组件。

 

  对于大批量的具有通用标准的连接器,如USB, RJ45, 标准起到日益重要,影响越来越广的作用, 扩大了这些标准连接器的市场和应用领域。 它们的可用性,应用领域的渗透, 成本的优势进一步巩固它们作为标准的地位。

 

连接器设计的主要内容:

.连接器端子---大小,形状,间距,冶金,触点物理,失效方式。

.电镀材料,电镀工艺,电镀特点。

.连接器塑胶材料,如注塑,insert molding,

.机械性能和电气性能仿真分析,如HFSS, Solidworks simulation。

.端接技术,如IDC,卷曲(crimp), 接线盒(terminal block)。

.包装和插板技术。

 

  生产连接器的厂家非常多,连接器产业并购潮方兴未艾,以致全球十强的厂家占据全球市场的半壁江山。 亚洲不断出现新的连接器生产厂家,故很多人觉得连接器产业还是太分散。 据评估,有点规模以上的连接器厂家不少于500家。 有些厂家仅给当地客户供应连接器,而其他一些厂家则是品牌公司的供应商, 这些年连接器厂家在零件生产方面的投资增长并不快,因为外面像冲压,注塑和电镀的供应商并不难找。

 

  大型的跨国连接器集团在全球市场上有很大的优势,因为他们有全球的供应链,能满足跨国大公司客户的大批量供货,是连接器产业的领头羊。 这些公司包括泰科电子,莫氏, 德尔福,安费诺,FCI,富士康,广濑,日本航空电子,JST,Yamaichi等。 他们的产品线很丰富,也生产各种各样特殊领域的定制产品。

 

关键技术发展趋势 

 

  传统的连接器设计受物理空间限制,端子会因为机械应力,重复插拔,电流过载而失效。 连接器是很多不同的塑胶件和金属件的组件,除工业标准外,应该不受尺寸,形状限制。 如下技术取代或加强连接器的功能:锡球连接(solder ball connections),硬连线(hard wiring), 电缆组件,IC序列化,信号调试(signal conditioning)。

 

  连接器的应用也会转向更高层次的封装,如从芯片封装转到主板封装,来满足单个IC(IC package level)三维的系统封装(system-in-package)要求。 这些因素会对连接器产业发展产生革命性的影响 ---密度更高的芯片开发,系统封装和连接器选择的合作; 连接器的尺寸形状跳跃至下一阶段。

 

要点:

.半导体技术继续扩展或淘汰连接器的应用领域。

.受半导体技术影响的连接器性能有,传输速度,端子密度,散热性能,无线要求…

.连接器产业对环境标准(如RoHS/WEEE)更加适应。

.技术趋势包括连接器的端子尺寸更小,连接器在更高频率的信号完整性。

.材料和工艺技术的进一步发展。

.纳米技术的出现带来材料技术的突破。

 

  如果PCB和电子封装进入“微米”领域,连接器的端子将进入0。1mm时代,连接器精细加工设备和技术会有新的突破。

 

连接器设计材料技术(金属合金,电镀)和电子及机械设计的改进,使连接器的设计更加依赖于尖端的CAE(如有限元分析/FEA/仿真分析)技术。 另外,串联界面技术解决了铜件连接器的传输速度和带宽问题。

 

  从技术角度看,光纤连接器更适合通讯,高性能计算机,网络和特殊应用领域的高速,低损耗,无噪音的要求。但是光纤的一个突出问题是,连接处信号的分路和扩散,在这方面铜件连接器却表现得日益精进。 但总的来说,光纤技术发展很快,无疑是电子工业的主流。 例如半导体正朝着融入光纤技术的方向发展。 正待解决的问题是:损耗,传输延迟及高成本。

 

  无线技术(Wifi, WiMax)正在取代个人电脑/局域网和移动电话(handset)某些领域的连接器和线缆组件, 未来可能更多的连接器受影响。 但是在这个领域, 更多的电源使用了USB连接器,扩展了USB的市场。

 

  连接器生产技术,在发展中国家,具有灵活性的手工生产线取代了自动生产线, 这些手工生产线慢慢也会被更新为采用当前技术的自动线。 发达国家通过高新技术,专业化,横向市场扩展等来提高自动生产线的灵活性,从而提高他们的竞争力。 通过生产全球化,发展中国家已成为低价位,大批量电子产品零件和组装不可或缺的生产基地。 同时这些制造业基地也培养了大批具有很强动手能力的劳动力,此外,发展中国家的教育体系也会有助于进一步提升这些劳动力的技能(也许创新能力还欠缺),为未来高新产品的生产奠定基础。

 

  要适应连接器制造业这种新趋势,关键是:

.为满足成本目标和区域市场的要求,调整全球供应链的结构。

.对品牌大公司和代工厂的供应链的需求能做到快速反应。

.新的自动化生产战略对廉价生产方式要有影响力。

.国内外市场产品线的调整。

.通过增值设计开发高价值高技术含量产品。

.高科技,高灵活性及高回报率的生产工艺。

.发展中国家廉价的劳动力和手工线的灵活性,能够与大规模定制的策略相适应,加之新产品的生命越来越短,发达国家的自动化生产不见的是未来制造业的必由之路。

 

  核心技术,连接器产业包含了一些核心技术,它们是设计和生产的中心。 这些核心技术一直在积累,发展,进步:

 

.金属冶炼和金属成型:连接器小型化微型化趋势将导致电化学加工工艺进入连接器端子的加工范畴。 界面串联技术兴起能缓和小型化微型化的进程 – 串联技术允许更大的端子和更少的端子数目。

.电镀: 无铅制程落实和优化。

.接触物理学:制约端子设计,配合力及配合滑动距离。

.材料: 散热问题不断出现及解决方案不断更新。

.组装和包装: 手工线(主流---现在),自动线(未来)--- 发展中国家。

.机械及电气设计: 设计工具(如FEA)的能力尚可,未来需不断改进。

.工艺性和装配性设计: 适合全球生产的工艺性是难点。

.全球性物流及电子交易系统: 在全球性大批量生产商发展。

.环保法规: 影响连接器产业,不会成为主要障碍。

 

  将来上面提到的核心技术和连接器设计开发包含很多技术细节,每个连接器厂家在端子设计和制造,电镀工艺,材料技术,注塑技术及组装技术有自己的知识产权或核心技术。 这些技术会不断发展,成本和全球性制造是这些技术的挑战, 各个技术领域会出现各自的“技术事件”。

 

    竞争的压力和供应资源多极化会导致连接器的设计开发更务实,以致对连接器的基础研究更加有限。连接器厂商会更依赖于材料供应商及更加紧密地与材料供应商合作以保证现有的全球市场份额。连接器产业领头羊及新连接器厂商则注重新市场领域的开发。

 

未来可能的重大技术突破有:

.润滑剂/封孔剂降低连接器电镀成本,提高连接器的环境性能, 提高连接器寿命。

.利用先进陶瓷,新的连接器冲压技术。

.端子落料技术的改进拓宽连接器的设计(如将连接器端子刀口部位用作连接界面)和市场。

.选择镀技术的改进。

.电化工工艺成为连接器端子的生产技术,实现连接器精细间距的加工。

.连接器端子与PCB技术的整合。

.连接器端子与柔性电路板技术的整合。

.新的注塑工艺, 突破insert molding技术及实现更薄的壁厚。

.用无线技术整合I/O连接器的功能。

.开发出高于20Gbps的背板连接器。

.芯片技术在光纤领域的突破。

.芯片技术突破以致系统融入芯片或封装更上一个层次(系统封装),连接器产业出现重大调整。

 

总结:

 

  连接器产业技术不仅牵涉面很广, 而且要求技术很专业,因为连接器的应用极其广泛,种类很多,结构各异,用到各种各样的金属件和塑胶件。 但每个领域的具体要求不一样,技术难度也不同。 较为重要的技术有,端子技术,电镀技术,注塑技术及连接器设计技能 (越来越依赖计算机辅助设计, 在高频信号应用领域是必不可少的工具)。

 

  在连接器的要求中,连接器阴阳对配的要求是比较高的: 大部分的应用是手工完成 --- 配合力,应力,配合零件(如PCB)的公差,电性能要求是较常见的问题。

 

  连接器产业的发展一直循序渐进,并将继续循序渐进。 在电子工业代工的大潮影响下,连接器产业既要不断实现技术突破也面临价格压力。 连接器核心技术的强大根基非常重要,这是技术发展的写照也是未来投资的缩影。 故品牌大公司和代工厂选择连接器供应商时不仅仅考虑价格也要仔细衡量其他因素。 技术的确非常重要,很多连接器厂商在他们的领域非常抢眼, 而别的厂家选择做标准连接器的制造业强者。

 

  在光纤技术成为电子封装的主流之前(若可能)或电子产品封装进入更高层次的整合 (这很可能是超大规模集成电路/VLSI的直接结果),连接器的设计不会改弦换辙。

 

  电路整合技术深入发展将使封装技术更加成熟,成本意识更强, 会对连接器产业产生一定的影响,无线技术的发展导致一些连接器市场的淘汰。 但是由芯片技术主宰的未来电子设备设计孕育着新的连接器应用和市场, 其中必定有重磅市场腾空而出。

 

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