连接器的应用与连接器的市场发展

连接器,即CONNECTOR。国内亦称作接插件、插头和插座。一般是指电器连接器。即连接两个有源器件的器件,传输电流或信号。连接器是我们电子工程技术人员经常接触的一种部件。它的作用非常单纯:在电路内被阻断处或孤立不通的电路之间,架起沟通的桥梁,从而使电流流通,使电路实现预定的功能。连接器是电子设备中不可缺少的部件,顺着电流流通的通路观察,你总会发现有一个或多个连接器。

  连接器形式和结构是千变万化的,随着应用对象、频率、功率、应用环境等不同,有各种不同形式的连接器。例如,球场上点灯用的连接器和硬盘驱动器的连接器,以及点燃火箭的连接器是大不相同的。但是无论什么样的连接器,都要保证电流顺畅连续和可靠地流通。 就泛指而言,连接器所接通的不仅仅限于电流,在光电子技术迅猛发展的今天,光纤系统中,传递信号的载体是光,玻璃和塑料代替了普通电路中的导线,但是光信号通路中也使用连接器,它们的作用与电路连接器相同。

  连接器的工作原理:

  对于连接器,大家可能还没有更多的了解。所谓连接器,是液面以下相互连通的两个或几个容器。盛有相同液体、液面上压力相等的连通器,其液面高度相等。


  (1) 连接器盛有相同液体,但液面上压力不等,则液面的压力差等于连通器两容器液面高差所产生的压差。

  (2) 连接器液面上压力相等,但两侧有互不相混的不同液体,自分界面起两液面之高度与液体密度成反比。

  连接器原理在工程上有着广泛的应用。如各种液面计(水位计、油位计等),水银真空计,液柱式风压表,差压计等,都是应用连通器原理制成的。

  连接器的应用:

  随着连接器应用范围的不断扩展,它们可根据其两大基本功能而分成:信号传输及电传输两类。在电子应用领域这两类连接器的显着特点在于其端子上一定带有电流,在其它的应用当中,端子所提供的电压将同样作为很重要的考虑对象,虽然同一种端子的设计可同时作为信号和电量传输两种功用,但在多种相类似的接触方式的应用上来看,许多电传输连接器在端子设计时仅仅把电量传输的需要作为唯一目的。

  信号传送可分为两类:仿真信号传送及数字信号传送。

  不论仿真或数字信号连接器,其所需功能主要应能保护所传送的电压脉冲信号的完整性,该完整性应包括脉冲信号的波形以及其振幅。数据信号在脉冲频率上与仿真信号有所区别,其脉冲传递速度决定了所保护的脉冲的最大频率,数据脉冲的传递速度比一些典型的仿真信号要快得多,有的脉冲在连接器中的传递速度已接近千亿分之一秒的范围,在当今微电子技术领域中,通常把连接器当作一导线看待,因为与增长如此之快的频率相关的波长能比得上连接器的尺寸。

  当连接器或是一互相连络系统诸如一线缆装配被运用于高速数据信号传输中,相应的对连接器性能的描述也就改变了。代替了电阻的特征阻抗以及互相连络系统中的串音变得尤为重要。控制连接器的特征阻抗成为一大意识潮流,在线缆中便是对串音进行控制。特征阻抗在连接器中之所以具有如此重要的地位,是因为电阻的几何外形很难做到完全统一,加之连接器尺寸又很小,必须将串音的可能性最小化。在线缆中,几何形状的控制较易实现,其特征阻抗也易控制,但是线缆的长度将有可能引起潜在的串音。

  在连接器中控制特征阻抗是围绕这个理由而进行的,在典型的开放式端子区域,连接器阻抗(和串音)是通过控制端子以合理的分布方式而达到的。于此类信号而言,接地比率是这种分布的一种反映,接地比率减少了。当然,这样的结果就会减少可用于传送信号的端子数目。与信号端子相关的理由位置是很重要的考虑因素。为了避免接地端子的减少,具有整体的接地平面的连接器系统已经得到了中发展。前文中已经介绍过了微条和条线的几何形状。整体的接地平面允许用于传递信号端子的使用,且能提高连接器所有传递信号的密度。

 

  电力应用

  如前所述,在上下文提到的电连接器是必须传递电力的。通常其电压很低。通常用到的是如下两种电力传递方法:

  (1)专用于高水平的当前电力接触传递

  (2)和并行多笾信号接触。它们每一种方法都有优有劣。

  电力传输与信号传输相比有两点不同之处。第一点,也是最明显的,是用于传递较高电流。信号传递的电流通常不超过 1 安培,最多也不会超过几安培,而电力传输的电流可达到几十乃至几百安培。第二点是由于电流导致的焦耳热而产生的温度升高。信号接触过程产生的焦耳热与周围的温度相差不多。相反地,电力传输的比率又是基于温度的升高,温度的升高,又产生相应的比率电流。一次30 度的温度的升高通常作为一个电流比率的标准。

  因此,为满足电流额定值及性能的稳定性要求,控制焦耳热是很有必要的,这就需要在设计当中考虑信号传递的同时也要考虑电量的传输。尤其对电阻大的端子,焦耳热是一重要因素,必须将其减小到最低程度,而且,接 17 触面的电阻也必须减小到最低程度,使其产生的热量最小化。从选材的角度来说,当然是选择高导电率或是横截面积较大的端子以减小电阻,另外,增高传输电压或增加接触面积亦可减小接触部分的电阻。

  更高的交叉部分、多余的接触端子,都暗示提高接触压力下连接器的尺寸。也就是说,实际上,有一个限制在贡献电接触上,包括接触媒体和接触的尺寸。在使用贡献电接触上,电力线缆的路径,线缆大电力接触的终点及电接触的尺寸会成为限制因素。

 

  随着在连接器设计上提倡附加的限制,并行多讯号接触允许更多传统的连接器被用来分配电能。这些限制首先直接针对保证通过接触的电流的分配,同时,它们的热环境尽可能一致。其中以下三个因素是主要的:

  1.电路应是平行的电子流;也就是说,如果可能的话,经过所有的接触电压降应该是相同的。如果不同的电压降对用途来说是根本性的,则这些电路将被区别对待。

  2.如果可能的话,接触时的热效应会被减至最低,尤其指一大束的电流接触将被避免。

  3.接触的阻抗或是在全部讯号分配里一起计算的任意偏差必须相同。例如,依靠在接触时存在的排列方式,在适当角度连接器独立接触的巨大阻抗会有差异。在设计分配的接触时,这些差异应当被考虑。

  连接器的市场发展:

  随着消费电子、汽车电子、通信终端市场的快速增长以及全球连接器生产能力不断向亚洲及中国转移,亚洲已成为连接器市场最有发展潜力的地方,而中国将成为全球连接器增长最快和容量最大的市场。据估计,未来中国连接器市场的成长速度将继续超过全球平均水平,未来5年内,中国连接器的市场规模年均增速将达到15%,到2010年,中国的连接器市场容量将达257亿元。

  电连接器的主要配套领域有交通、通信、网络、IT、医疗、家电等,配套领域产品技术水平的快速发展及其市场的快速增长,强有力地牵引着连接器技术的发展。到目前为止,连接器已发展成为产品种类齐全、品种规格丰富、结构型式多样、专业方向细分、行业特征明显、标准体系规范的系列化和专业化的产品。

  总体上看,连接器技术的发展呈现出如下特点:信号传输的高速化和数字化、各类信号传输的集成化、产品体积的小型化微型化、产品的低成本化、接触件端接方式表贴化、模块组合化、插拔的便捷化等等。以上技术代表了连接器技术的发展方向,但需要说明的是:以上技术并不是所有连接器都必需的,不同配套领域和不同使用环境的连接器,对以上技术的需求点是完全不一样的。

 

  发展方向

  连接器的发展应向小型化(由于很多产品面对更小和轻便的发展,针对间距和外观大小,高度都有一定的要求,这对产品的要求就会更加精密,如线对板的最良好选择小间距0.6mm和0.8mm)、高密度、高速传输、高频方向发展。小型化是指连接器中心间距更小,高密度是实现大芯数化。高密度PCB(印制电路板)连接器有效接触件总数达600芯,专用器件最多可达5000芯。高速传输是指现代计算机、信息技术及网络化技术要求信号传输的时标速率达兆赫频段,脉冲时间达到亚毫秒,因此要求有高速传输连接器。高频化是为适应毫米波技术发展,射频同轴连接器均已进入毫米波工作频段。

  应用趋势

  根据 Global Industry 预测,受中国以及亚洲、东欧、拉丁美洲地区的经济推动,连接器市场将迎接下一个 5 年的巨大增长期,2012 年全球连接器的需求将达600 亿美元。据 Global Industry 报告显示,亚洲连接器市场在 2010 年达到 64亿美元,中国 2015 年市场增速将达到 20%。

  · 工研院估计 2010 年全球连接器市场规模将达到 498 亿美元,创历史新高

  · 工研院预估,2011 年全球车用连接器市场规模将达 134 亿美元

  · 2011 年全球计算机及外围连接器市场规模将达 125 亿美元

  · 2011 年全球电信数据连接器市场规模将达 100 亿美元

  · 消费性连接器在数字家庭、游戏机等热潮带动下也将持续成长

  消费市场

  调研显示连接器市场在消费性电子产品游戏机、MP3、手机、LCD TV、数码相机等需求畅旺带动下,业绩持续上升。In-Stat指出,2014 年全球电视机顶盒市场价值将达 13 亿美金。根据 DisplaySearch 调查报告显示,2010 年全球电视出货将超过 2.42 亿台,同比增长 15%,预计到 2014 年将超过 2 亿 6 千万台。

  我国连接器行业为充分实现市场化竞争,各企业面向市场自主经营。国际市场上,连接器全球前十大厂商一直为美国、日本、法国、台湾四个国家和地区的厂商所占据,从竞争格局来看,泰科电子、安费诺、莫仕等3家外资企业占据了中国移动通信终端和数码产品微小型精密连接器近80%的市场空间。

  在中国大陆地区,连接器制造厂商有1,000余家,其中外商投资企业约为300家,本土制造厂家700余家,主要分布于长江三角洲和珠江三角洲地区。国内本土连接器厂商普遍规模不大,实力较弱;部分军工企业技术研发具有优势,但产品应用领域多集中军工产品,大批量生产能力不足,与公司针对的细分市场不同,不构成实质性的竞争。

  医疗市场

  研究机构 BCC Research 调查报告指出,全球家用医疗设备市场规模至 2012年增长到 204 亿美元,年增长率将达 6.8%。医疗电子将成为连接器应用新的增长点。市场预测到 2011 年,医疗领域的连接器市场将达到 16.3 亿美元。

  手机市场

  连接器是手机中最重要的器件之一,平均来看,每部手机需要的连接器数量达到 8 个。根据 Coda Research 报告显示,2010 至 2015 年期间,全球智能型手机出货量将达 25 亿支,年复合增长率为 24%。数据显示,2010年第一季度中国 3G 手机销量达 611.3 万部,环比增加高达 65.97%。随着手机市场发展的持续向好。手机连接器市场必将继续顺势上行。

  · 手机所使用的连接器产品种类分为内部的 FPC 连接器与板对板连接器;外部连接的 I/O 连接器,以及电池、SIM 卡连接器和 Camera Socket 等

  · 受 3G 手机和智能手机需求市场影响,手机连接器当前发展方向为:低高度,小 pitch,多功能,良好的电磁兼容性,标准化和定制化并存

  汽车市场

  汽车连接器市场是最大的连接器细分市场,一辆典型轻型汽车大约有 1,500 个连接点。根据 Bishop & Associate 统计,预计汽车连接器市场将持续成长,至2011 年将达到 134 亿美元市场规模。

  电脑市场

  市场调研公司 In-Stat 的报告显示,到 2014 年全球包括平板电脑、上网本、智能本和笔记本电脑的移动计算设备出货将保持 19.1% 的年复合增长率。全球笔记本电脑出货在 2014 年将达到 2.91 亿台。连接器在电脑中的应用约为5-12 套每台,电脑市场的稳步发展推动了连接器需求的持续增长。


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